Экологическая безопасность

предусмотрена очистка анализируемой газовой смеси от влаги, механических примесей и пыли; возможно дистанционное управление газоанализатором;

имеет реперное устройство для  проверки работоспособности газоанализатора  без контрольных газовых смесей;

для коррекции  нулевых показаний используется атмосферный воздух, очищаемый от оксида углерода при помощи реактора расположенного в блоке пробоподготовки, что позволяет сократить потребность в газовых смесях при эксплуатации газоанализатора.

Люминесцентный  метод. Люминесценцией называется излучение  света телами, превышающее тепловое при той же собственной температуре  тел, и имеющее длительность более 10-10 с. Это излучение может быть вызвано бомбардировкой вещества электронами  и другими заряженными частицами, пропусканием через вещество электрического тока (нетепловое действие), освещением вещества видимым светом, рентгеновскими и гамма лучами, а также некоторыми химическими реакциями в веществе.

Для определения  концентрации оксидов азота (NO, N02), углерода (СО), серы (S02), озона (О3), аммиака (МН4) и др. применяют высокочувствительные газоанализаторы, работающие на принципе хемилюминесценции.

Химические реакции, сопровождающиеся хемилюминесценцией, могут протекать как при повышенных, так и при комнатных температурах. Так, определение концентрации оксида углерода возможно за счет хемилюминесценции, возникающей при горении оксида углерода в атомарном кислороде:

+ OCO2+hv,

 

где h - постоянная планка, v - частота испускаемого света.

Хемилюминесцентное излучение обнаруживается в видимой области света по длине волны =400 мм. Предел обнаружения СО-0,5 мг/м3.

Концентрацию  оксида азота определяют по экзотермической  реакции (с выделением тепла) между NO и О3, в результате которой получаются NO2, O2 и около 10% электронно-возбужденного NO2. При переходе NO2 в невозбужденное состояние возникает излучение, интенсивность которого пропорциональна количеству NO в реакционной камере. При определении суммарного содержания NO и NO2 в воздухе NO2 предварительно восстанавливают до NO.

Газоанализатор 667 ФФ-01 предназначен для определений  концентрации диоксида серы в атмосферном  воздухе в составе газоизмерительной  автоматической многоканальной системы (ГАМС), автоматической станции контроля загрязнения атмосферы (АСКЗА) или комплекса лабораторий «Воздух» и «Пост-2». Метод измерения, положенный в основу работы газоанализатора, флюоресцентный. Сущность метода состоит в регистрации флюоресцентного излучения молекул диоксида серы (802), возникающего под действием возбуждающего ультрафиолетового излучения. Возбуждение молекул диоксида серы происходит в спектральной области 220-240 нм, выделяемой с помощью первичного светофильтра, из спектра излучения импульсной ксеновой лампы ИСК 20-1. В этой области спектра молекулы воды и оксидов азота не влияют на флюоресценцию. Процесс возбуждения описывается формулой:

+hvi ->S02,

 

где h - постоянная Планка и Vi - частота возбуждающего  излучения.

Возбужденная SO*2 переходит в основное состояние  с излучением кванта света:

2 SO2+hv2,

 

где v2 - частота излучения при флюоресценции.

Газоанализатор  имеет три диапазона измерения  концентрации О2: 0-0,5 мг/м3, 0-1,5 мг/м3; 0-5,0 мг/м3. Цена деления шкалы каждого  диапазона 0,01 мг/м , 0,1 мг/м соответственно.

Газоанализатор  может эксплуатироваться как в ручном режиме управления («Нуль», «Репер», «Анализ»), так и в автоматическом. В автоматическом режиме конструкция газоанализатора обеспечивает: возможность дистанционного управления по командам от устройства сбора и обработки информации (УСОИ); автоматическое переключение диапазонов измерения концентрации диоксида серы со световой сигнализацией о номере диапазона.

Электрическое питание газоанализатора осуществляется переменным однофазным током напряжением 220 В, частой 50 Гц.

Дальнейшим развитием  автоматических методов газового анализа является использование для этих целей лазерных лучей. На этой основе созданы портативные анализаторы атмосферных газов (например, типа Маран 1Б2), портативные приборы для определения концентрации пыли в воздухе и анализа ее частиц (типа ГРИММ) и другие.

Современные методы анализа загрязнения воды и почвы  основаны на использовании спектрофотометров (работающих на батареях от аккумуляторов  или сети переменного тока). Оптическая система спектрофотометра показана на рисунке 1. (приложение №3).

Свет, излучаемый вольфрамовой лампой, преломляется параболическим зеркалом и рассеивается, дважды проходя  через высокодисперсную призму. Волны  избранной длины проходят через  подвижную щель, повышающую равномерность  спектральной полосы пропускания. Луч света определенной длины волны, проходя через образец (вода, грунт, грязь) попадает на фотодетектор. Работа спектрофотометра возможна в трех режимах: определение концентрации загрязнителя, абсорбции и коэффициента пропускания (для оценки замутненности воды).

 

Рис. 1. Оптическая система спектрофотометра:

 

- источник света; 2 - параболическое зеркало; 3 - призма;

- зеркало; 5 - подвижная  щель; 6 - кювета из оптического

стекла с образцом; 7 - фотодетектор

 

.10 Прибор для  определение запыленности воздуха

транспорт воздух экологичность двигатель

Поглотительные  приборы. Вещества в газо- и парообразном состоянии обычно улавливаются жидкими  поглотительными средами, в которых  определяемое вещество либо непосредственно  растворяется, либо взаимодействует с поглотительным раствором.

Для лабораторных исследований атмосферного воздуха  используется большое количество поглотительных приборов. Существенное значение имеет  материал, из которого изготовлены  приборы: он должен быть инертен по отношению к исследуемым веществам. Наиболее широкое применение получили два типа жидкостных поглотительных приборов: U-образный прибор с пористой стеклянной пластинкой и прибор Рихтера. Оба типа поглотительных приборов обеспечивают эффективное управление исследуемых веществ сравнительно небольшим количеством раствора реактива (6 мл).образный поглотительный прибор представляет собой стеклянную U-образную трубку с впаянным в виде пластинки фильтром. Фильтр сделан из особо приготовленной спекшейся массы стекла с различными по размеру порами. Воздух при помощи пористой пластинки разбивается на множество мелких пузырьков, чем обеспечивается большая поверхность соприкосновения с поглотительной средой. Чем меньше пузырьки, тем больше поглотительная способность прибора. Входом поглотителя является отросток, подводящий воздух снизу к колбе поглотителя, а выходом - верхний отросток. Поглотительный раствор в прибор вносят через выходной отросток. Отбор проб U-образными поглотителями осуществляется при скорости протягивания воздуха до 3 л/мин.

Для широкого диапазона  скоростей аспирации воздуха  через жидкие поглотители (табл. 10) разработаны  следующие модели поглотительного  прибора Рихтера: ТУ-25-11-1081-75.

 

Таблица 10. Диапазон скорости аспирации воздуха через  различные поглотители

МаркаПределы скорости аспирации воздуха, л/мин1P ЗР 7Р 10Р 12Р0,5-5 1-15 2-20 2-50 3-100

Модернизирован  поглотительный прибор Зайцева, широко применяемый в анализе воздушной  среды. Оптимальная скорость аспирации  через этот прибор повышена до 3 л/мин.

Быстрым и эффективным способом отбора проб является аспирация воздуха через «кипящий» (псевдосжиженный) слой сорбента, небольшое сопротивление которого позволяет доводить скорость аспирации до 20 л/мин.

Электроаспираторы. В общем виде электроаспиратор представляет собой устройство, состоящее из двух функциональных узлов: побудителя расхода воздуха и расходомера. В качестве побудителей расхода воздуха применяются пылесосы, ротационные воздуходувки, вихревые вентиляторы, а в качестве расходомеров - ротаметры и газовые счетчики.

Для отбора проб воздуха на газовые примеси применяются  электроаспираторы модели 822, ЭА-1А, ЭА-1. Для отбора проб пыли - ЭА-2 (для  разовых проб), ЭА-2с, ЭА-2см, ЭА-3 (для  суточных проб).

Объем пробы (л) определяется как произведение скорости аспирации (л/мин.) на время отбора пробы (мин.), если в качестве расходомера в электроаспираторе используется ротаметр или как разность начального и конечного отсчетов (м3) при использовании газового счетчика. Некоторые модели электроаспираторов имеют встроенные реле времени, с помощью которых задается временная программа работы прибора. При отсутствии реле времени отсчет ведется по секундомеру. Отбор проб и анализ атмосферного воздуха тесно связаны с последующим методом определения искомой примеси. Для протягивания воздуха через фильтрующие материалы применяют электроаспирационные приборы различной конструкции, обладающие достаточной мощностью и обеспечивающие необходимую скорость протягивания. (Приложение №4)

 

Таблица 11. Аналитические  аэрозольные фильтры

МаркаТехническая характеристикаНазначениеАФА-ВВыполнены в виде кружков с опрессованными краями, вырезанными из перхлорвинилового фильтующего материала (ткань ФПП-15). Материал гидрофобен, поэтому масса фильтров остается постоянной и не зависит от влажности воздуха. Фильтры выускают двух типоразмеров: АФА-В-10, АФА-В-18.Для определения массовой концентрации аэрозолейАФА-ХРабочая поверхность 18 см3. Выпускают четыре вида.Для микрохимических и радиометрических анализов дисперсной фазы аэрозолейАФА-ХА-18Изготовляют из ацетилцеллюлозного гидрофобного фильтрующего материала (ткань ФПА-15), нестойкого к химически агрессивным средам, не растворимого в органических растворителях.Для поглощения пыли и различных аэрозолей из воздухаАФА-ХП-18Изготовляют из перхлорвинилового фильтрующего материала (ткань ФПП-15). По свойствам весьма близки к фильтрам типа АФА-В.Для отбора проб аэрозолей при анализе воздухаАФА-ХС-18Изготовляют из полистирольного гидрофобного фильтрующего материала стойкого к кислотам и щелочам.Для микрохимического анализа аэрозолей, дисперсная фаза которых растворима в щелочах.

.11 Методы определения  расхода и скорости газа (воздуха)

 

Расход газа (воздуха) в газоходе (воздуховоде) определяется по значению средней скорости, вычисленной  на основании замеренной величины динамического (скоростного давления). Расход чистого воздуха определяют по формуле:

= Wcp F 3600, м3/ч,

 

где Wcp - средняя  скорость газа (воздуха), м/с; F - площадь  сечения воздуховода (газовода), м2. Средняя скорость воздуха (газа) находится  из уравнения:

 

Wср=

 

где Рд - усредненное  динамическое давление, кгс/м2; Р -плотность  воздуха (газа), кг/м2; g - ускорение свободного падения, g=9,81 м/с2.

Для определения  скорости применяют пневмометрическую  трубку МИОТ с микроманометром типа ММН, а также комбинированный приемник высокого давления (ПВДК). ПВДК представляет собой разборную конструкцию, которая выполнена в соответствии с требованиями ГОСТ 12.3.018-79 «ССБТ. Системы вентиляционные. Методы аэродинамических испытаний». Основными деталями являются: приемник полного давления, приемник систематического давления, полая державка и эластичный шланг.

Измерительную трубку устанавливают так, чтобы  ось вращения кронштейна проходила  через нуль шкалы. Шкала измерительной  трубки имеет длину 300 мм, наименьшее деление шкалы 1 мм. Для установки кронштейна с измерительной трубкой на требуемый угол наклона к плите 1 прикреплена дугообразная стойка 12 с пятью отверстиями, соответствующими определенным постоянным значениям прибора К (0,2; 0,3; 0,4; 0,6; и 0,8), величины которых обозначены на стойке против каждого отверстия. Кронштейн 10 фиксируется на стойке 12 в необходимом положении с помощью фиксатора 9, который укреплен на втулке кронштейна. Для установки микроманометра в горизонтальное положение на плите имеются два уровня 8 с цилиндрическими ампулами. Прибор приводится в горизонтальное положение двумя регулировочными винтами 2.

Микроманометр заполняют спиртом через отверстие  в крышке с пробкой 6, а выливают через сливной кран 7, расположенный  в нижней части резервуара. Для измерения прибор подключается резиновыми шлангами, надеваемыми на штуцеры трехходового крана. Трехходовый кран имеет три шнура (см. рис. 2), обозначенных буквами «а», «б», «в» и отверстие для сообщения с атмосферой. Штуцер «а» используется для постоянного соединения крана со стеклянной измерительной трубкой.

Каналы в трехходовом  кране расположены таким образом, что при повороте его против часовой  стрелки до упора резервуар и  измерительная трубка сообщаются с  атмосферой, а отверстия к штуцерам «б» и «в» перекрыты. При этом положении крана проверяют нуль прибора. При повороте крана по часовой стрелке до упора штуцер «в» сообщается с резервуаром, а штуцера «а» и «б» сообщаются между собой и с измерительной трубкой. При этом отверстие для сообщения с атмосферой перекрываются. При измерении давления резиновая трубка, идущая от места замера, надевается на штуцер «в», а при измерении разрежения - на штуцер «б». При измерении динамического давления плюсовая трубка надевается на штуцер «в», а минусовая - на штуцер «б». Действие прибора основано на гидростатическом принципе. При равенстве давления над спиртом в резервуаре и в стеклянной трубке уровень его устанавливается на одном горизонте. Включают прибор таким образом, чтобы давление над спиртом в резервуаре было всегда больше, чем в измерительной трубке. При этом уровень спирта в резервуаре понижается, а в измерительной трубке повышается. (Приложение №5)

 

а)

б)

Рис. 2. Микрометр  типа ММН-240:

 

а - общий вид; б - схема включения трехходового крана.- при контроле нуля; II - при замерах.

- плита; 2 - регулировочный  винт; 3 - резервуар; 4 -

трехходовый кран; 5 - регулятор нулевого положения  мениска; 6

пробка; 7 - сливной  кран; 8 - уровень с цилиндрической

ампулой; 9 - фиксатор; 10 - кронштейн; 11 - измерительная

стеклянная трубка; 12 - дугообразная стойка.

Для устранения влияния пульсации воздушного потока на положение мениска жидкости в  трубке микроманометра в один из резиновых  шлангов вставляют демпфер, соединяющий  микроманометр с пневмометрической  трубкой. Давление, измеряемое микроманометром, определяется следующей зависимостью:

 

Р = Н с sin a Рск,

 

где Н - отчет  по шкале прибора, мм; с - тарировочный коэффициент; sines - синус угла наклона  трубки микроманометра; Рск - плотность  спирта, г/см3, при температуре 20 °С.

Обычно произведение С sin a Реп обозначается буквой «К»  и называется постоянным множителем прибора. Значения «К» нанесены на дугообразной стойке прибора.

Если при измерении  применяют жидкость с плотностью, не совпадающей с плотностью спирта, или температура спирта (tж.) отлична от t=20°C, то необходимо пересчитать полученный результат по следующей зависимости:

=

 

где - коэффициент  объемного расширения. Для спирта- =0,0011, для воды- =0,00015.

Пример 1. Отсчет по шкале микроманометра Н=100 мм при постоянном множителе К=0,2. Температура воздуха в месте установки прибора t = 0°С. Плотность спирта /"„,=0,83 г/см3 при t = 0°С. Определяем величину действительного давления. Решение по формуле находим:=

На практике не редки случаи, когда замеренные величины динамического давления в сечении имеют не только большие расхождения но и принимают нулевые или отрицательные значения. В этом случае средние значения скоростных давлений, замерейных в данном сечении воздуховода, определяются по формуле:

 

Pск=()2

 

где Рскь Рск2,..., Рск„ - значения скоростных давлений, замеренных по отдельным точкам площади  сечения; п - число точек замеров.

Пример 2. При  измерении искаженного потока получены следующие значения динамического  давления: 15; 0,0; 12,3; 44,5; -7,1; 20,4; 15,6; -3,1; 0,0; 31,4 кгс/м2.

Определить среднее  значение Рск.

По формуле  вычисляем среднее скоростное давление

Рск= кгс/м2.

Число в знаменателе  включает все измерения, в том  числе положительные, отрицательные  и нулевые значения. Если бы были учтены только положительные измерения, то результат составил

Рск ==21,96кгс/м2

и был бы явно завышен, так как в действительности поток протекает со средней скоростью, соответствующей динамическому  давлению не по всему поперечному  сечению воздуховода.