Способ определения счетной концентрации монодисперсного аэрозоля

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЧЕТНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ МОНОДИСПЕРСНОГО АЭРОЗОЛЯ, заключающийся в седиментационном осаждений анализируемых частиц, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения счетной концентра1щи и размеров частиц -аэрозоля, перед измерением фракцию частиц смешивают с вспомогательной фракгщей, выбирая для вспомогательной фракции частицы, размер которых лежит в пределах разрешающей способности седиментационного метода, скорость седиментационного осаждения которых превьшает скорость седиментационного осаждения частиц анализируемой фракции и которые отличаются от частиц анализируемой фракции по геометрическим или физическим параметрам , после чего смесь разделяют на две идентичные пробы, проводят фильтрацию одной пробы, определяют отношение счетных концентраций анализируемой и вспомогательной фракций на фильтре, проводят седиментационное осаждение другой пробы до момента осаждения частиц вспомогательной (Л фракции и определяют абсолютное значение счетной концентрации частиц вспомогательной фракции, а затем рассчитывают счетную концентрацию частиц анализируемого аэрозоля как произведение найденного отношения и абсолютного значения счетной концентрации вспомогательной фракции аэрпзоля .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) () 1) 4(я) G 01 N 15/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 35763 11/24-25 (22) 11.04.83 (46) 07.04.85. Бюл. № 13 (72) И.И.Кравченко (53) 439.215.2 (088.8) (56) 1.Грин Х., Лейн В. Аэрозоли— пыли, дымы, туманы. Л., "Химия, 1969, с. 241-243.

2.Спурный К., Иех Ч., Седлачек Б., Шторх О. Аэрозоли. N. Атомиздат, 1964, с. 114-122.

3 Методика поверки счетчиков аэрозольных фотоэлектрических МИ 96-76.

M., Изд-во стандартов, 1977 (прототип) . (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЧЕТНОЙ

КОНЦЕНТРАЦИИ МОНОДИСПЕРСНОГО АЭРОЗОЛЯ, заключающийся в седиментационном осаждении анализируемых частиц, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения счетной концентрации и размеров частиц .аэрозоля, перед измерением фракцию частиц смешивают с вспомогательной фракцией, выбирая для вспомогательной фракции частицы, размер которых лежит в пределах разрешающей способности седиментационного метода, скорость седиментационного осаждения которых превышает скорость седиментационного осаждения частиц анализируемой фракции и которые отличаются от частиц анализируемой фракции по геометрическим или физическим параметрам, после чего смесь разделяют на две идентичные пробы, проводят фильтрацию одной пробы, определяют отношение счетных концентраций анализируемой и вспомогательной фракций на фильтре, проводят седиментационное осаждение другой пробы до момента осаждения частиц вспомогательной фракции и определяют абсолютное значение счетной концентрации частиц вспомогательной фракции, а затем рассчитывают счетную концентрацию частиц анализируемого аэрозоля как произведение найденного отношения и абсолютного значения счетной концентрации вспомогательной фракции аэрозоля.

1 149 14 2. Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для определения счетной концентрации аэрозолей и может быть применено в медицине, биологии и для контроля запыленности производственных помещений и атмосферы.

Известен способ определения счетной концентрации аэрозоля с помощью седиментационного метода, принцип действия которого основан на осаждении частиц из объема седиментатора на подложку под действием сил тяжести с последующим подсчетом частиц в осадке (1) .

К недостаткам указанного метода относятся ограниченные диапазоны размеров частиц и их счетной концентрации.

Известен также способ определения концентрации аэрозоля, основанный на осаждении частиц на мембранный фильтр с последующим просветлением Аильтра и подсчетом параметров аэрозоля (2) .

Недостатком способа является неоднородность концентрации осаждаемых частиц по поверхности фильтра, что приводит к росту погрешности определения с помощью микроскопа.

39

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ измерения счетной концентрации аэрозоля, заключающийся в седиментационном осаждении анализируемых частиц j3), Осаждание частиц производится в сеФ диментационном цилиндре, снабженном верхней и нижней заслонками, причем на нижней заслонке в ее центре установлена подложка для осаждения на нее частиц исследуемого аэрозоля.

Недостатками известного способа являются малые диапазоны измерения счетной концентрации и размеров частиц исследуемого аэрозоля. Ограничение диапазонов счетной концентрации и размеров частиц связано со следующими эффектами: броуновской диффузией по горизонтальной оси седиментационного цилиндра, неодновременностью закрывания заслонок, ограничением площади подложки при микросконировании, процессами коагуляции при осаждении.

Цель изобретения — расширение диапазона измерения счетной концертрации и размеров частиц аэрозоля.

Поставленная цель достигастсл тем, что

На чертеже приведена структурная схема установки, с помощью которой реализуется предлагаемый способ.

Установка содержит смеситель 1, проточный седиментатор 2; мембранный фильтр 3, насос 4 для прокачивания аэрозоля и микроскоп 5 типа

МБИ-11.

Анализируемый аэрозоль поступает на вход 6 установки. На вход 7 подают вспомогательный аэрозоль,. счетная концентрация которого может быть определена с помощью проточного седиментатора. Оба аэрозоля смешивают в смесителе 1. Аэрозоль, состоящий из двух фракций, с помощью насоса 4 прокачивают через селиментатор 2 и мембранный фильтр 3. Далее аэрозоль поступает на выход В установки.

Микроскоп служит для исследования частиц на подложках седиментатора и мембранном фильтре 3.

Подсчитывают под микроскопом заданное число частиц обеих фракций (N< и N ) на мембранном фильтре 3 и вычисляют их отношени» К по формуле

1 1 49

К=—

Выжидают время, достаточное для оседания всех частиц вспомогательной фракции (фракция, счетная концентрация которой может быть определена с помощью седиментатора) из объема седиментационного цилиндра и подсчитывают под микроскопом число частиц N вспомогательной фракции на площади S подложки седиментатора.

Определяют счетную концентрацию вспомогательной фракции по формуле

10!

5.где S u h — - соответственно площадь подложки и высота седиментационного цилиндра.

После этого находят концентрацию. искомой фракции по формуле

h — !<и, . (3)

Погрешность определения счетной концентрации аэрозоля (Sn ) предла2 гаемым способом находят, исходя из формулы (3) 25

30 (4) где о n! — погрешность определения и! седиментационным методом (о и! «6 5X);

3 К вЂ” погрешность определения коэффициента К.

Учитывая, что распределение частиц в пространстве подчиняется закону

Пуассона, и используя формулу (1) 40 можно записать! Н+Мг

H„ 11 N„N (5) Пример 1. Анализируемый аэро-45 золь с размерами частиц 1 мкм направляю на вход 6 установки. На вход 7 подают вспомогательный аэрозоль с размером частиц 3 мкм. Устанавливают чистый мембранный фильтр 3 и поме-SO щают на нижнюю заслонку седиментатора 2 чистое покровное стекло. Включают насос 4. После прокачивания аэрозоля через систему в течение

5 мин выключают насос и быстро пере- 55 крывают заслонки седиментатора.

Мембранный фильтр помещают в атмосферу, насыщенную парами ацетона

142 4 (эксикатор, в который налито неболь шое количество ацетона) . После того, как фильтр станет прозрачным, помещают его под микроскоп МБИ-11. Выбирают увеличение микроскопа 840 (это увеличение удобно как для счета частиц размером 1 мкм, так и для счета частиц с размером 3 мкм). Производят подсчет частиц каждой фракции в отдельности на 20 произвольно выбранных участках фильтра. На каждом участке подсчет производят в пределах окулярной сетки микроскопа. В результате подсчета получают: число частиц с размерами 1 мкм N2= 1500 и число частиц с размерами 3 мкм

N = 1000. Тогда отношение счетных концентраций фракций будет равно

К= 1,5.

Далее по истечении не менее 30 мин (это время достаточно для оседания всех частиц диаметром 3 мкм из объема седиментационного цилиндра) покровное стекло вынимают из седиментатора и помещают под микроског.

МБИ-11. Выбирают увеличение микро.скопа 270 и производят подсчет частиц диаметром 3 мкм на 30 произвольных участках покровного стекла в пределах окулярной сетки. В результате подсчета получают М = 520 частиц диаметром 3 мкм. Площадь окулярной сетки микроскопа находят путем измерения ее сторон при помощи объект-микрометра проходящего света, При увеличении 270 эта площадь х равна $ = 0,36 0,36 им =О, 1296 мм

Для высоты седиментационного цилиндра h = 500 мм и площади покровного стекла, на которой произведен подсчет частиц, S = 30 $ = 3, 888 мм, 1 на основании формулы (2) получают значение счетной концентрации фракции с размерами частиц 3 мкм n1= част.

267 смз част.

2 67 0 — — —

I л

По формуле (3) находят счетную концентрацию частиц с размерами

1 мкм n2= 4 10 част ./л.

Для оценки. погрешности определения п используют формулы (4) и (5) .

Получают оп ь

0,067 (7Ж

1149142

=0,09= 9Х.

ВНИИПИ Заказ 1871 .29 Ту у 897 Поцрисное

Филмал ППП Патаат, г. Ужгород,ул.Проектная, 4

II р и м е р 2. Анализируемый аэро. золь с частицами кубической формы (кристаллики NaC7) с эквивалентным диаметром 2 мкм подают на вход 6 установки, На вход 7 подают вспомо- 5 гательный монодисперсный аэрозоль с частицами шарообразной формы диаметром 3 мкм с минимальной концентрацией, измеримой проточным седиментатором. Устанавливают чистый мемб- 10 ранный фильтр 3 и помещают на- нижнюю заслонку седиментатора 2 чистое покровное стекло. Включают насос 4.

После прокачивания аэрозоля через систему в течение 30 мин (это время существенно увеличено по сравнению с временем предыдущего примера изза того, что целесообразно на мембранный фильтр осадить возможно больme частиц) выключают насос и быст- 20 ро перекрывают заслонки седиментатора. Мембранный"фильтр помещают в атмосферу, насыщенную парами ацетона.

После того, как фильтр станет прозрачным, помещают его под микроскоп 25

ИБИ-11. Выбирают увеличение микроскопа 840 . Производят подсчет разных частиц диаметром 3 мкм на 1

,00 произвольных участках покровного стекла в пределах окулярной сетки. 3р

:Получают И = 501 част. По формуле (2) находят б част. нечаст. и = 36 77- — —.- = 3,677 ° 10 — — — (CMÝ э л

По формуле (3) находят част. част. и = 4890 — --- "-с 4900 — ——

2 л л

Из формул (4) и (5) получают погрешности оцределения п

Одним из возможных вариантов выполнения способа является использование в качестве анализируемого и вспомогательного аэрозолей с различным цветом частиц. В этом случае разрешение частиц будет определяться по физическому параметру.

Использование предлагаемого способа измерения счетной концентрации аэрозолей позволяет существенно расширить возможности способа определения абсолютного значения счетной концентрации (в частности, седиментационного метода) как по размерам частиц, так и по счетной концентрации при незначительном фиксированном уменьшении точности измерений. Это, в свою очередь, дает возможность аттестации аппаратуры для измерения параметров аэрозолей, которая ранее не могла быть аттестована седиментационным методом.