Определение дисперсности пыли.
Применимость того или иного метода анализа пыли зависит не только от ее степени дисперсности и других свойств, но также и от того, какую характеристику ее дисперсного состава необходимо получить. Например, для характеристики степени запыленности воздуха в особо чистых производственных помещениях определяют содержание числа частиц пыли в единице объема, и соотношение фракций выражается в процентах от числа частиц. Исследования задержки пыли в легких человека также базируются на определении числа частиц и их распределения по фракциям.
Для характеристики порошкообразных материалов и для оценки эффективности пылеулавливающих аппаратов в подавляющем большинстве случаев дисперсный состав необходимо оценивать по соотношению масс фракций. Это связано с тем, что, за исключением фильтров особого назначения, эффективность пылеуловителей выражается отношением массы уловленной к массе поступившей в аппарат пыли. То же относится и к фракционным степеням очистки воздуха в пылеуловителях. Гигиенисты при оценке вредности пыли также считают целесообразным исходить из массы пыли в единице объема воздуха, характеризующей степень опасности заболевания пневмокониозами.
В ряде случаев наиболее важной характеристикой степени дисперсности пыли или порошков является их удельная поверхность. От этой величины зависит интенсивность процессов, происходящих на поверхности частиц, например адсорбции.
|
|
|
Коузовым А.П. в 1987 году предложена классификация методов, причем методы сгруппированы на основе принципов, положенных в их основу. Кроме того, для удобства выбора они разделены на три группы в зависимости от того, какая характеристика степени дисперсности исследуемого материала получается в результате его анализа:
По массе фракций
I. Механическое разделение частиц (просеивание, фильтрация)
II. Седиментометрия (отмучивание, измерение плотности столба суспензии, пофракционное осаждение, накопление осадка, отбор весовых проб, электрофотоседиментометрия)
III. Сепарация в потоке, так называемые гидродинамические методы (в вертикальных сосудах, в центробежных аппаратах, в струйных аппаратах-ловушках, в электрическом поле.
По числу частиц во фракциях.
1. Счет и измерение размеров частиц (световым микроскопом, электронным микроскопом);
II. Счет частиц с распределением их по размерам на основе косвенных показателей (ультрамикроскопия, измерение электрических зарядов частиц, измерение рассеяния света, кондуктометрия).
По условным усредненным показателям
I. Определение удельной поверхности (измерение воздухопроницаемости слоя порошка при различных условиях, измерение адсорбции газов, измерение скорости растворения, вычисление по функции распределения, найденной весовыми или счетными методами);
|
|
|
II Вычисление условных усредненных размеров частиц.
Большинство перечисленных методов предназначено для анализа порошков. Применение их для анализа дисперсного состава пыли требует предварительного отделения дисперсной фазы от дисперсионной среды. В основном для анализа пыли используются различные виды импакторов, ротационные сепараторы и некоторые типы фотометрических приборов.
Рассмотрим некоторые из методов анализа.
Ситовой анализ основан на механическом разделении частиц по крупности. Материал загружается на сито с ячейками известного размера и путем встряхивания, постукивания, вибрации или другими способами разделяется на две части – остаток и проход. Просеивая материал через набор различных сит, можно разделить пробу на несколько фракций. Размеры частиц этих фракций ограничены размерами отверстий используемых в анализе сит. Самый распространенный наименьший размер сит – 40 мкм.
Просев может считаться законченным, если через сито начинает проходить очень малое количество материала, которое в последовательных одинаковой продолжительности просевах остается постоянным. Обычно просев можно заканчивать, если остаток на сите уменьшается не более чем на 0,2 % в течение 2 минут.
|
|
|
После окончания ситового анализа каждая фракция должна взвешиваться с точностью до 0,01 г. Суммарная масса всех фракций не должна отклоняться от массы исходной навески, взятой для анализа более чем на 2 % (потери). Потери разносятся по всем анализируемым фракциям пропорционально их массам.
Седиментометрический анализ.В седиментометрических методах анализа формулы, характеризующие процесс оседания дисперсной фазы, в подавляющем большинстве случаев выводятся применительно к движению одной шарообразной частицы. При этом предполагается, что в процессе оседания частицы не оказывают друг на друга влияния.
Достоверность анализов, проводимых седиментометрическими методами, зависит не только от точности расчетных формул, но и от соблюдения следующих основных требований, предъявляемых к анализируемой дисперсной системе (суспензии):
а) полного диспергирования частиц анализируемого порошка в жидкости или иной среде, в которой будет происходить седиментация этих частиц;
|
|
|
б) отсутствия процессов коагуляции;
в) отсутствия примесей, искажающих процесс седиментации частиц, в том числе приводящих к образованию на поверхности частиц различных пленок;
г) отсутствия факторов, приводящих к локальным изменениям плотности суспензии (температурными градиентами);
д) химической гомогенности и нерастворимости анализируемого порошка в дисперсионной среде;
е) полного смачивания частиц дисперсионной средой.
Диаметр частицы можно определить по формулам, зная скорость ее оседания в вязкой среде, плотность среды, плотность частицы, вязкость среды. Для этой цели можно воспользоваться графиками, выражающими непосредственную связь между диаметром частицы и скоростью ее оседания.
При сопоставлении результатов седиментометрических анализов с результатами, получаемыми другими методами, надо иметь в виду, что размеры частиц, условно называемые их диаметрами, будут совпадать только при частицах строго шарообразной формы. Для сопоставления седиментационного и эквивалентного геометрического диаметров используется динамический коэффициент формы. Это квадрат отношения сопротивления среды при движении частицы неправильной формы к соответствующему сопротивлению одинаковой по объему шарообразной частицы (μ=(δс/δч)2).
Гидроаэродинамические методы. Они основаны на разделении дисперсной фазы на фракции в восходящем потоке. Их можно разделить на две группы. В одной используются приборы с постоянной скоростью жидкости или газа. В приборах другой группы скорость движения среды переменная. И тут и там разделение дисперсной фазы на фракции в достижимых пределах точности происходит путем выноса фракции наиболее тонких частиц — меньших заданного размера. Сходство этих методов с седиментометрическим заключается только в том, что как те, так и другие используют различие скорости падения частиц под воздействием силы тяжести. Все частицы, скорость витания которых меньше максимальной скорости потока, выносятся из сепаратора. Более грубые остаются во взвешенном состоянии или падают на дно. Анализируемая проба, аналогично процессу просева через сито, делится на две фракции, соответствующие проходу и остатку на сите. В данном случае границей фракции является граничная скорость оседания или скорость потока среды, при которой происходит процесс сепарации частиц.
В ряде аэродинамических методов выделение частиц дисперсной фазы происходит во вращающемся воздушном потоке под влиянием инерционных сил (в основном центробежной). В этих приборах дисперсная фаза не делится на фракции. Из воздушной среды одновременно выделяются все фракции. Поэтому в каждом из этих методов применяется специфическая методика расчета распределения частиц на фракции, основанная на теоретических или экспериментальных зависимостях. В некоторых случаях этот расчет заменяется специальной тарировкой показаний прибора при заданных режимах его воздушной нагрузки.
Преимуществом динамических методов по сравнению с методами седиментометрии является отсутствие необходимости таких трудно выполнимых условий, как «абсолютно спокойная» среда и равномерное распределение частиц всех фракций по высоте.
При анализе дисперсного состава пыли аэродинамические методы имеют преимущество перед гидродинамическими в том отношении, что получаемые характеристики основаны на поведении частиц в воздушной среде. Это обстоятельство с точки зрения техники обеспыливания воздуха является весьма важным.
Методы определения дисперсного анализа по косвенным показателям.
Современные приборы для автоматического счета и определения фракционного состава частиц, взвешенных в дисперсионной среде, созданы на основе определения электропроводимости суспензии и измерении рассеяния света частицами. Эти приборы позволяют резко сократить время на анализ дисперсного состава суспензий и аэрозолей. Подсчет и измерение десятков тысяч частиц производится всего за несколько минут. Это ультраскопия, фотометрические методы и кондуктометрический метод.
При ультрамикроскопических исследованиях наблюдение частиц дисперсных систем производится в темном поле, которое создается при боковом освещении или при использовании темнопольных конденсоров. Глаз наблюдателя видит не сами частицы, а свет, рассеиваемый их поверхностью. Поэтому при помощи ультрамикроскопов нельзя непосредственно наблюдать форму и структуру аэрозольных частиц.
Метод кондуктометрии основан на изменении электропроводимости электролита в момент прохода частицы через отверстие в стенке двух сосудов, в которых установлены электроды.
Влажность воздуха.
Содержание водяного пара в атмосферном воздухе (влажность воздуха) наряду с содержанием кислорода является важнейшим показателем чистоты воздуха для живых организмов и техники. Влажность воздуха, изменяющаяся в зависимости от погодных условий, имеет большое значение для здоровья и самочувствия человека, а также для животного и растительного мира.
Способность сухого воздуха поглощать водяные пары ограниченна и зависит от температуры. При температуре точки росы воздух насыщен парами: охлаждение вызывает выделение воды, нагревание способствует дополнительному ее поглощению.
Содержание в воздухе водяных паров может выражаться в мг Н2О в 1 л влажного воздуха — абсолютная влажность, а также через их парциальное давление р в мм рт. ст. (относительная влажность воздуха 100%). Особое значение имеет «относительная влажность воздуха», т. е. присутствующая в воздухе влага в процентах от максимально поглощаемого при соответствующей температуре количества воды (многие измерительные приборы откалиброваны именно на относительную влажность):
Для определения влажности воздуха используются почти все известные методы химического и физического анализа. В большинстве случаев для анализа влажности воздуха применяются непрерывно работающие приборы, устанавливаемые в соответствующих местах, которые показывают и регистрируют характерную для данного участка влажность воздуха или содержание остаточной воды в осушенном воздухе.
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 1419; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!