Поглотительный прибор для оценки экологической чистоты воздушного бассейна

 

Изобретение относится к анализу экологического состояния и мониторинга окружающей среды, в частности воздушного бассейна. Поглотительный прибор снабжен циклоном-брызгоуловителем с выводной трубой, выполненной с двумя адиабатическими расширителями, и питающей трубкой. Генератор аэрозольного факела выполнен в виде трубы Вентури с форсункой орошения. Генератор установлен под вторым адиабатическим расширителем выводной трубы циклона-брызгоуловителя и соединен с дном циклона-брызгоуловителя питающей трубкой. 1 ил., 1 табл.

Заявляемое изобретение относится к области анализа экологического состояния и мониторинга окружающей среды, в частности к устройствам для отбора проб атмосферного воздуха и воздуха рабочей зоны, с целью проведения последующего химического или какого-либо другого определения наличия загрязняющих веществ.

Изобретение может быть использовано в химической, медицинской, пищевой и других отраслях промышленности, кроме того, оно может быть широко применено в системе Минздрава РФ при разработке СЭС, а также в системе Госкомгидромета РФ.

В литературе описаны различные устройства поглотительного типа, применяемые при отборе проб воздуха производственных помещений. К ним относятся поглотительные приборы разных авторов: Петри, Полежаева, Рыхтера, Зайцева, Гернет, а также аспираторы, пылемеры, эжекторы. Кроме того, отбор воздуха возможен с использованием аэрозольных фильтров [1, 2, 3] Основным недостатком известных поглотительных приборов является то, что скорости отбора проб воздуха в них не- велики. Только при применении аэрозольных фильтров скорость пробоотбора может достигать 140 дм³/мин. Малые скорости отбора проб в поглотительные приборы не позволяют быстро накопить требуемое для анализа количество загрязнителя в соответствии с современными уровнями ПДК, особенно при анализе атмосферного воздуха населенных мест.

Наиболее близким к предлагаемому прибору по технической сущности является поглотительный прибор для санитарно-гигиенических исследований воздуха, выполненный в виде вертикально расположенного сосуда грушевидной формы, снабженного форсункой, служащей для распыления просасываемым воздухом налитой в нижнюю часть сосуда поглотительной жидкости, и имеющего в верхней части патрубок для присоединения к побудителю расхода (эксгаустеру) [4] Указанный прибор выбран авторами в качестве прототипа.

Основные недостатки известного прибора связаны с тем, что, как известно, размеры аэрозольного факела, получаемого с помощью форсунок, подобных примененной в приборе, могут достигать несколько метров [5] Вместе с тем, размеры прибора таковы, что часть создаваемого аэрозольного факела, состоящая, в основном, из мелко- дисперсного аэрозоля, будет напрямую улетать из него. В то же время, даже незначительное изменение скорости пробоотбора значительно меняет аэродинамику создания аэрозоля либо ухудшая поглощение (сорбцию) загрязнителей из атмосферного воздуха, либо резко увеличивая брызгоунос поглощающей жидкости. Это особенно сказывается в случае отбора проб воздуха больших объемов. В свою очередь, увеличение брызгоуноса может приводить к получению заниженных результатов анализа. Кроме того, известный прибор не может быть применен для проведения экспресс-определений чистоты атмосферного воздуха населенных мест, т.к. скорость отбора пробы с его помощью невелика и составляет 10 20 дм³/мин [4] Целью изобретения является создание скоростного поглотительного прибора, обеспечивающего экспресс-анализ экологического состояния воздушного бассейна, позволяющего отбирать пробы воздуха с большими скоростями (не менее 100 дм³/мин), что даст возможность достигать больших степеней концентрирования воздуха в миллион и более раз за короткое время.

Поставленная цель достигается предлагаемым поглотительным прибором, содержащим в качестве основного узла циклон с выводной трубой, выполненной с двумя адиабатическими расширителями, объединенный с генератором поглотительного аэрозоля и выполняющий роль брызгоуловителя. Циклон-брызгоуловитель и генератор аэрозоля соединены питающей трубкой. Применение циклона позволило значительно увеличить скорость прохождения воздуха в заявляемом поглотительном приборе.

Генератор аэрозоля выполнен в виде трубы Вентури, снабженной форсункой орошения. Генератор аэрозоля установлен под вторым адиабатическим расширителем выводной трубы циклона-брызгоуловителя.

Питающая трубка связывает дно циклона-брызгоуловителя с форсункой орошения генератора аэрозоля и обеспечивает систему обратной связи между газовым потоком и расходом поглощающей жидкости на единицу объема отбираемого атмосферного воздуха.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство (поглотительный прибор) отличается наличием специального узла создания аэрозоля (генератор аэрозоля) и узла циклона-брызгоуловителя, соединенных питающих трубкой, причем узел создания аэрозоля установлен под вторым адиабатическим расширителем и выполнен в виде трубы Вентури с форсункой орошения.

Таким образом, заявляемое устройство (поглотительный прибор) соответствует критерию изобретения "Новизна".

На фиг. 1 представлена схема поглотительного прибора для оценки экологической чистоты воздушного бассейна.

Поглотительный прибор включает: генератор аэрозольного факела, выполненный в виде трубы Вентури с форсункой орошения 1, два адиабатических расширителя 2, 3, выводную трубу 4, циклон-брызгоуловитель 5, дно циклона-брызгоулоителя 6, питающую трубку 7.

Поглотительный прибор работает следующим образом. Перед началом работы в поглотительный прибор заливается поглощающая жидкость (В). Поглотительный прибор подключается к побудителю расхода воздуха (на схеме не показан). Включается побудитель расхода воздуха. Воздушный поток, проходя через генератор аэрозольного факела, выполненный в виде трубы Вентури с форсункой орошения 1, увлекает по питающей трубке 7 поглощающую жидкость (В), которая разбивается газовым (воздушным) потоком в мелкодисперсный аэрозоль. Создается аэрозольный факел (А), в котором осуществляется первая стадия поглощения загрязнителей из атмосферного (отбираемого) воздуха. Аэрозольный факел (А) поглощающей жидкости (В) превращается в пленки (Б), разбиваясь о внутреннюю поверхность наружного корпуса циклона-разбрызгивателя 5 и о наружную поверхность выводной трубы 4. Создается два слоя пленочного поглощения (Б) вторая стадия поглощения загрязнителей из атмосферного воздуха. Воздух делает несколько оборотов внутри циклона-брызгоуловителя 5 и меняет направление движения на 180^oC, ударяясь о слой поглощающей жидкости (В), вращающейся на дне циклона-брузгоуловителя 6, третья стадия инерционного осаждения (поглощения) загрязнителей атмосферного воздуха.

Очищенный атмосферный воздух вместе с брызгами направляется к нижнему торцу выводной трубы 4 циклона-брызгоуловителя 5. Основная часть брызг оседает на стенки циклона-брызгоуловителя 5, не доходя до торца выводной трубы 4. Для полного отделения брызг из воздушного потока в выводной трубе 4 предусматривается два адиабатических расширителя 2, 3.

После пропускания через поглотительный прибор требуемого для анализа количества воздуха выключается побудитель расхода. Поглощающая жидкость подвергается анализу.

Авторами рассчитаны, изготовлены и испытаны в работе поглотительные приборы, позволяющие отбирать воздушные пробы со скоростью до 1500 дм³/мин.

В таблице представлены расчетные данные времени достижения степени концентрирования пробы воздуха в миллион раз при отборе проб воздуха с помощью прототипа и предлагаемого поглотительного прибора.

Как следует из приведенных данных, использование заявляемого изобретения позволяет значительно увеличить скорость и сократить время пробоотбора, достичь высоких степеней концентрирования (в миллион и более раз) и, тем самым, обеспечить возможность экспресс-аналитических определений экологического состояния воздушного бассейна.

Источники информации 1. Перегуд Е. А. Санитарно-химический контроль воздушной среды. Справочник. Л. Химия, 1978.

2.Муравьева С.И. и др. Справочник по контролю вредных веществ в воздухе. М. 1988.

3.Муравьева С.И. и др. Руководство по контролю вредных веществ в воздухе рабочей зоны. М. 1991.

4. Гернет Е.В. Авторское свидетельство N 81660, кл. G 01 N 31/06, 1956.

5. Грин Х. Лейн В. Аэрозоли-пыли, дымы и туманы. Пер. с англ. Под ред. Фукса Н.А. Л. Химия, 1972.

Формула изобретения

Поглотительный прибор для оценки экологической чистоты воздушного бассейна, содержащий генератор аэрозольного факела, отличающийся тем, что он снабжен циклоном-брызгоуловителем с выводной трубой, выполненной с двумя адиабатическими расширителями, и питающей трубкой, причем генератор аэрозольного факела выполнен в виде трубы Вентури с форсункой орошения, который установлен под вторым адиабатическим расширителем циклона-брызгоуловителя и соединен с дном циклона-брызгоуловителя питающей трубкой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2