Способ определения ионизованных частиц в воздухе

 

Сущность изобретения, осуществляют сорбцию ионизованных частиц водным раствором синтетического моющего вещества, поверхность которого покрыта масляной пленкой и измеряют время разрушения пле-- нки. 5 табл, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 15/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4795250/25 (22) 26.02.90 (46) 07,01.93. Бюл. N 1 (71) Украинский заочный политехнический институт им. И.З,Соколова (72) Г.Т,Головченко, А.Н.Кучук, Б,Н.Сахаров, Ю.С. Ефимов, И.В.Цихановская и А.Г.Чернышева (56) 1, Шилкин А.А., Губернский Ю.Д„Миронов А.M. Аэроионный режим в гражданских зданиях.М.: Стройиздат, 1988, с, 29.

2. Перегуд Е.А. Химический анализ воздуха, Л.. Химия, 1976, с. 328.

Изобретение относится к области аналитической химии и может найти применение при определении концентрации иониэованных частиц в воздухе помещений жилых и промышленных зданий.

Известен способ определения концентрации ионизованных частиц аспирацион ным методом, заключающийся в том, что исследуемый воздух с помощью вентилятора продувают через измерительный конденсатор и по напряженности поля внутри конденсатора и объемному расходу воздуха вычисляют концентрацию ионизованных частиц с определенной подвижностью (Шилкин A,А., Губернский Ю.Д., Миронов А.М.

Аэроионный режим в гражданских зданиях. — M.: Стройиздат, 1988), Недостатком метода является то, что метод не позволяет регистрировать частицы, имеющие подвижность меньше некоторой заданной величины, а также метод требует использования высокого напряжения.

«Я2«178б399 А1 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИОНИЗОВАННЫХ ЧАСТИЦ В ВОЗДУХЕ (57) Сущность изобретения, осуществляют сорбцию ионизованных частиц водным раствором синтетического моющего вещества, поверхность которого покрыта масляной пленкой и измеряют время разрушения пле-нки. 5 табл, 1 ил.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ определения содержания газовых компонентов, основанный на абсорбции газовых частиц жидкостями с последующей регистрацией изменения свойств поглотительной жидкости: мутности, оптической плотности, показателя преломления и др. Ло изменению свойства поглотительной . жидкости определяют содержание в воздухе газовых частиц по градуировочному графику (Перегуд -Е.А. Химический анализ воздуха. — Л,: Химия, 1976, с. 328).

Недостатком данного способа является малая чувствительность к аэроионам.

Целью изобретения является повышение чувствительности определения. Поставленная цель достигается тем, что в способе определения ионизованных частиц в воздухе, включающем абсорбцию газовых частиц жидкостью с последующими измерениями одного иэ параметров, характеризующего абсорбцию, и определение концентрации

1786399

55 ионизованных частиц по градуировочному графику, согласно изобретению, в качестве жидкости используют (0,005-0,015) -ный водный раствор синтетического моющего средства при температуре (25-30) С, часть поверхности которого покрыта масляной пленкой и измеряют время разрушения пленки.

В результате проведенного патентного поиска авторами не обнаружен способ определения ионизованных частиц в воздухе с совокупностью признаков, указанных в формуле изобретения. Из литературных источников авторам не было известно, что масляная пленка, нанесенная на водный раствор поверхностно-активного вещества способна разрушаться в результате взаимодействия водного раствора ПАВ с ионизованными частицами воздуха, являясь индикатором взаимодействия ПАВ с ионизованными частицами воздуха, и позволяет определять их с высокой чувствительно стью. В ходе проведенных исследований нами была обнаружена новая зависимость, что время разрушения масляной пленки при определенных условиях пропорционально содержанию в воздухе ионизованных частиц, Время разрушения масляной пленки складывается из времени деформации периметра и исчезновения радужной окраски масляного пятна и времени распада масляного диска на множество мелких масляных пятен. Таким образом, заявляемый способ с совокупностью признаков, обнаруживающих новую закономерность, и позволяющий достичь поставленную цель, соответствует критерию "существенные отличия".

Режимные показатели заявляемого способа, вынесенные в формулу изобретения, обоснованы в результате экспериментов и доказаны в примерах конкретного выполнения.

Способ поясняется чертежом и осуществляется следующим образом, Вначале получают градуировочный график t=f(Ceo .частиц),.где t — время разрушения масляной пленки,мин; t=tt+t2, где т1 — время деформации периметра и исчезновения радужной окраски масляного пятна, мин; t2— время распада масляного диска на множество мелких. масляных пятен, мин, С вЂ” концентрация ионизованных частиц в воздухе в пересчете на озон и оксиданты, мкгlм . С этой целью создают необходимую концентрацию ионизованных частиц в воздухе, ионизируя герметически закрытое воздушное пространство определенного обьема ионизирующим устройством в течение определенного времени. После чего в это воз5

40 душное пространство помещают кювету с предлагаемой авторами сорбирующей жидкостью, состоящую из тонкой масляной пленки, нанесенной на 0,005-0,015 -ный водный раствор поверхностно-активного вещества (например, синтетического моющего средства "Лотос M"), и фиксируют время разрушения масляной пленки по секундомеру, которое складывается из времени деформации периметра и исчезновения радужной окраски масляного пятна и времени распада масляного диска на множество мелких масляных пятен. По полученным результатам строят градуировочный графИК = (Сисниз.частиц), ИСПОЛЬЗуя КоторЫй ОПределяют концентрацию ионизованных частиц в анализируемом воздухе, помещая в исследуемый воздух кювету с сорбирующей жидкостью. Пример конкретного выполнения. Вначале готовят сорбирующую жидкость. Для этого готовят водный раствор поверхностно-активного вещества (синтетического моющего средства "Лотос М") в соответствии с ГОСТ 4517-87 с 0,0025; 0,005; 0,01; 0,015;

0,0175; 0,020 -ным содержанием ПАВ. На аналитических весах отвешивают 0,2 r синтетического моющего средства "Лотос М" (ТУ 6-15-01-277-87) и разбавляют дистиллированной водой до 1,0 л в мерной колбе.

Более слабые растворы ПАВ готовят разбавлением, Затем раствор ПАВ помещают в кювету площадью 40х40 см, чтобы толщина

2 слоя раствора IlAB составляла 1,0 см. И на поверхность раствора ПАВ наносят каплю масла (ТУ 6-15 691-77), наблюдая при этом ее растекание по поверхности жидкости до образования масляного диска диаметром 30 см.

Замеры площади масляного пятна и площади растворов ПАВ, не покрытой маслом, показывают, что при площади кюветы, равной 40х40=1600 см, площадь масляного г пятна при его диаметре в 30 см составляет

vD2 314.30

4 — 700см

То есть площадь масляного пятна составляет 43,7 общей площади, а площадь раствора ПАВ=100-43,7=56,3 . Таким образом, имеется возможность для абсорбции ионизованных частиц как пленкой масла, так и раствором ПАВ. То есть ионизованные частицы оказывают воздействие и на масляную пленку, и на раствор ПАВ.

Как показали экспериментальные исследования (см. табл.1) варьирование соотношения площади масляного пятна к

1786399

Как видно из табл.2, толщина масляной 3 пленки должна составлять 0,1-1,0 мкм. Отклонения в сторону увеличения или уменьшения от данного интервала затрудняет наблюдение разрушения масляной пленки.

В ходе исследований нами выявлено, 4 что оптимальным интервалом концентрации ПАВ является интервал: 0,005-0,015, При концентрации ПАВ 0,0025 и ниже масляный диск (после того, как на водный раствор ПАВ наносят каплю масла) получа- 4 ется очень большим — выходит за края кюветы, При концентрации же ПАВ 0,0175/ и выше масляный диск получается очень маленьким. Кроме того, нами выполнены опыты по измерению краевого угла смечивания 5 (Оо) водного раствора ПАВ (" Лотос М") с концентрацией 0,005; 0,010; 0,015 при воздействии ионизованных частиц с концентрацией 0,03; 0,30; 1,20 мкг/м (см, табл.3).

Анализ табл.3 показывает, что О (краевой угол смачивания) 0,005-0,015%-ного водного раствора ПАВ (" Лотос M") под воздействием ионизованных частиц изменяетплощади водного раствора ПАВ (площадь масляного пятна должна составлять 42-48 площади водного раствора ПАВ) как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения от оптимального интервала приводит к тому, что затрудняется наблюдение за процессом разрушения масляной пленки, и в конечном счете значительно снижается точность анализа. Вполне возможно, что ионизованные частицы, воздействуя на поверхностно-активные вещества, что известно из литературных данных: а.с. СССР

М 693872, кл, G 21 F 9/02, 1978 r., а.с, СССР

N 455662, кл. G 21 F 9/16, 1973 г.; а.с, СССР

N 1088556, кл.621F9/16,1982г.; а.с. СССР

N 1435060, кл. G 21 F 9/28, 1986 г.; Б,И.Стиро, Самоочищение атмосферы от радиоактивных загрязнений. Л., Гидрометеоиздат, 1968 r., С. 266, изменяют поверхностное натяжение ПАВ, а масляные пленки на их поверхности ведут себя как индикаторы степени взаимодействия ионизованных частиц с ПАВ.

Из табл,1 видно, что площадь масляной пленки должна составлять 42-48/ площади раствора ПАВ, В случае отклонения от этого интервала невозможно четко зафиксировать начальный и конечный моменты разрушения масляной пленки.

В табл,2 представлены результаты определения оптимальной толщины масляной пленки. ся от 87 (при концентрации ионизованных частиц в воздухе 0,03 мкг/мз) до 95 (при концентоации ионизованных частиц в воздухе 1,20 мкг/мз). Это является эксперимен5 тальным подтверждением взаимодействия ионизованных частиц с ПАВ. Из табл.3 также видно, что взаимодействие ионизованных частиц с водным раствором ПАВ при концентрациях ниже и выше оптимального

10 интервала (0,005...0,015 j); 0,003; 0,004;

0,016; 0,017 не приводит к изменению начального краевого угла смачивания ПАВ.

Что также является дополнительным подтверждением оптимального интервала кон15 центраций ПАВ (0,005...0,015 ).

Далее получают градуировочный график: t=f(Cmobs.частиц), где t — время разрушения масляного пятна, мин; t=t1+tz, t1 — время деформации. периметра и исчезновения ра20 дужной окраски масляного пятна, мин; и†время распада масляного пятна на множество мелких масляных пятен, мин; С вЂ”. концентрация ионизованных частиц в воздухе в пересчете на озон и оксиданты, мкг/м .

25 Для этого в закрытой воздушной камере (в частности, объемом до 10 дм ) создают конз центрацию ионизованных частц, равную:

0,03; 0,06; 0,12; 0,30; 0,60; 0,90; 1,20 мкг/мз, ионизируя воздух в камере ионизирующим

30 устройством "ИВА" или "Рига" (ТУ

11М0,389.112) при температуре воздуха

25 С в течение 0,5; 1,0; 2,0; 5,0; 10,0; 15,0;

20,0 мин соответственно. Затем в воздушную камеру помещают кювету с вышеопи5 санной сорбирующей жидкостью и фиксируют время разрушения масляной пленки (t, мин; t=t1+tz) суммированием времени деформации периметра и исчезновения радужной окраски масляного пятна (t1)

О и времени распада масляного диска на множество мелких масляных пятен (tz). По полученным результатам строят градуировочную прямую: 1=1(Сиониз.частиц), приведенную на фиг.1, которую и использу5 ют для определения концентрации ионизованных частиц в воздухе. Сам анализ проводят следующим образом. В помещение, где анализируется воздух на содержание ионизовэнных частиц, помещают

О описанную кювету с предлагаемой авторами сорбирующей жидкостью и фиксируют по секундомеру время разрушения масляного пятна (t), Например, t=7,1 мин. Используя градуировочную прямую (см. фиг.1). находят концентрацию ионизованных частиц в воздухе: Сиониз.частиц=0,15 мкг/м . з

Аналогично примеру конкретного выполнения проводили анализ воздуха на содержание в нем ионизованных частиц с изменением режимных показателей в заяв1786399 со0 позволяет определять концентрацию ионизованных частиц в воздухе, равную

0,03 мкг/м . То есть, чувствительность предлагаемого авторами способа в 6,7 раза выше известного.

Таблица 1

Результаты наблюдения разрушения масляной пленки при разных соотношениях площадей Масляного пятна и 0,005-0,015 $ "íîãa водного раствора ПАВ (" Лотос М") при температуре воздуха 25 С П р и м е ч а н и е. "-" — невозможно четко зафиксировать начало и конец разрушения масляной пленки.

"+" — визуально четко фиксируется начальный и конечный момент разрушения масляной пленки. ляемых пределах. Полученные результаты приведены в табл.4.

Анализ табл.4 показывает, что опти- . мальной температурой в воздушной камере, содержащей ионизованные частицы, явля- 5 ется температура 25-30 С. При варьировании температуры анализируемого:воздуха в сторону уменьшения (20 С) и увеличения (35 С) от указанного интервала: 25-300С, время анализа (или время разрушения мас- 10 ляного пятна) увеличивается и нарушается пропорциональная зависимость времени разрушения масляной пленки от содержания ионизованных частиц в воздухе.

В табл.5 приведены сравнительные 15 данные определейия ионизованных частиц в воздухе по предлагаемому авторами способу и прототипу.

Из табл.5 видно, что до концентрации, 0,20мкг/м прототип неработоспособен. В 20 то время как предлагаемый авторами споФормула изобретения

Способ определения ионизованных частиц в воздухе, включающий абсорбцию ча- стиц жидкостью с последующими измерениями одного из параметров, характеризующего абсорбцию, и определение концентрации ионизованных частиц по градуировочному графику, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, в качестве жидкости используют 0.0050,015 -ный водный раствор синтетического моющего средства при температуре 2530 С, часть поверхности которого, покрыта масляной пленкой, и измеряют время разрушения пленки.

1786399

Таблица 2

П р и м е ч а н и e, "-" — невозможно четко зафиксировать начало и конец разрушения масляной пленки.

"+" — визуально четко фиксируется начальный и конечный момент разрушения масляной пленки, Таблица 3

Результаты измерения краевого угла смачивания водного раствора ПАВ разной концентрации

Таблица 4

Результаты определения времени разрушения масляного пятна в зависимости.от температуры анализируемого воздуха

Результаты наблюдения разрушения масляной пленки разной толщины, покрывающей

45 0,005-0,015 g,-ного водного раствора ПАВ (" Лотос М") при температуре воздуха 25ОС 1786399

Продолжение табл,4 *

Таблица 5

Результаты определения концентрации ионизованных частиц в. воздухе по предлагаемому способу и прототипу

1786399

Составитель Г.Головченко

Техред М.Моргентал Корректор В,Петраш

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, yn,Гагарина, 101

Заказ 243 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб„4/5