Способ определения счетной концентрации монодисперсного аэрозоля

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕО.ИХРЕСПУБЛИК 01 В 15/ Я).:,")эс):.:;.1.ф.а:,Ф ОБРЕТЕН ТЕЛЬСТВУ со ск ли -ю ПОСОБ О МОНОНОЙОЗОЛЯ,ЕЛЕНИЯ СЧ ЕРСНОГО А нном е мых частиц, о т тем, что, с цез она из мер ения и размеров ча измерением фракт с вспомогательая для вспомогаОСУДАРСТВЕНКЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ С(56) 1.Грин Х., Лейн В. Аэрозопыпи, дымы, туманы. Л., "Химия,1969, с. 241-243.2.Спурный К., Иех Ч., Седлачек БШторх О. Аэрозоли. М., Атомиздат,1964, с. 114-122.З.Методика поверки счетчиков аэрзольных фотоэлектрических МИ 96-76.М., Изд-во стандартов, 1977 (прототип),(54)(57) С ПРЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ДИС заключающийся в сед осаждении анализиру л и ч а ю щ и й с я лью расширения диап счетной концентраци тиц аэрозоля, перед цию частиц смешиваю ной фракцией, выбир тельной фракции частицы, размер которых лежит в пределах разрешающей спобности седиментационного метода,орость 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., 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 частициз 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.20Известен также способ определения концентрации аэрозоля, основанный на осаждении частиц на мембранный Аильтр с последующим просветлением Аильтра и подсчетом параметров аэрозоля 2 .Недостатком способа является неоднородность концентрации осаждаемых частиц по поверхности Аильтра, что приводит к росту погрешности определения с помощью микроскопа.ЭОНаиболее близким техническим решением к изобретению является способ измерения счетной концентрации аэрозоля, заключающийся в седиментационном осаждении анализируемых частиц 3Осаждание 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 концертра- Ы ции и размеров частиц аэрозоля,Поставленная цель достигастсл тем, что согласно способу оиру,;еления счетной концентрации монодисперсногоаэрозоля, заключающемуся в седиментационном осаждении частиц, перед измерением фракцию частиц смешиваютс вспомогательной Аракцией, выбираядля вспомогательной Аракции частицы,размер которЫх лежит в пределах разрешающей способности седиментационногометода, скорость седиментационногоосаждения которых превышает скоростьседиментационного осаждения частицанализируемой фракции и которые отличаются от частиц анализируемой Аракции по геометрическим или Аизическимпараметрам, после чего смесь разделя 3ют на две идентичные пробы, проводятфильтрацию одной пробы, определяютотношение счетных концентраций анализируемой и вспомогательной фракцийна фильтре, проводят седиментационное осаждение другой пробы до момента осаждения частиц вспомогательнойфракции и определяют абсолютное значение счетной концентрации частицвспомогательной фракции, а затемрассчитывают счетную концентрациючастиц анализируемого аэрозоля какпроизведение найденного отношения иабсолютного значения счетной концентрации вспомогательной фракции аэрозоля.На чертеже приведена структурнаясхема установки, с помощью которойреализуется предлагаемый способ.Установка содержит смеситель 1,проточный седиментатор 2; мембранный фильтр 3, насос 4 для прокачивания аэрозоля и микроскоп 5 типаМБИ.Анализируемый аэрозоль поступаетна вход 6 установки, На вход 7 подают вспомогательный аэрозоль,. счетнаяконцентрация которого может бытьопределена с помощью проточного седиментатора. Оба аэрозоля смешиваютв смесителе 1. Аэрозоль, состоящийиз двух фракций, с помощью насоса 4прокачивают через селиментатор 2 имембранный Аильтр 3. Далее аэрозольпоступает на выход В установки.Микроскоп служит для исследованиячастиц на подложках седиментатораи мембранном фильтре 3,Подсчитывают под микроскопом заданное число частиц обеих фракций (М и И) на мембранном фильтре 3 и вычисляют их отношени К по Ьорму- леВыжидают 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 Н вспомогательной фракции на площади Б подложки седиментатора.Определяют счетную концентрацию вспомогательной фракции по формуле 10 5 Нн = -(2)..где 8 и Ь - соответственно площадьподложки и высота седиментационного цилиндра.После этого находят концентрацию. искомой фракции по формуле 25 Погрешность определения счетнойконцентрации аэрозоля (Зп ) предла 2гаемым способом находят, исходя изформулы (3) 30иментациои с 5 Е);ность опрциента К. 3я е ффи к Учитывая, ение частиц законумулу (1) 4 о аспр еде чиня етс зуя фор в пространстПуассона, иможно записа и спол г 8"г ", 11 г (5)П р и м е р 1. Анализируемый аэрозоль 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 помещают на нижнюю заслонку седиментатора 2 чистое покровное стекло. Включают насос 4. После прокачивания аэр.золя через систему в течение 5 мин выключают насос и быстро пере крывают заслонки седиментатора. Мембранный фильтр помещают в атмосферу, насыщенную парами ацетонаДалее по истечении не менее 30 мин (это время достаточно для оседания всех частиц диаметром 3 мкм из объема седиментационного цилиндра) по- кровное стекло вынимают из седиментатора и помещают под микроског.МБИ. 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 равна 8 = 0,36 0,36 им =О, 1296 мм Для высоты седиментационного цилиндра Ь = 500 мм и площади покровного стекла, на которой произведен подсчет частиц, Я = 30 8 = 3, 888 мм, на основании формулы (2) получают значение счетной концентрации фракции с размерами частиц 3 мкм п 1=част.267 смзчаст О 0л 21 муле (3) находят счетнуцию частиц с размерами 4 10 част ./л. нки.погрешности оп ользуют формулы (4) и По фор концентра 1 мкм п 2= Для оц 7 Получают(эксикатор, в который налито неболь шое количество ацетона) . После того, как фильтр станет прозрачным, помещают его под микроскоп МБИ. 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 И 2= 1500 и число частиц с размерами 3 мкм И 1= 1000. Тогда отношение счетных концентраций фракций будет равно К= 1,5.1149142 част. нечаст,и = 36 77- -- - = 3,67710 ---с 1 Э лПо формуле (3) находятчаст. част.и = 4890 -"с 4900 ---гл лИз формул (4) и (5) получают погрешности оцределения п О Одни нени из возможныХ ва способа являетс ачестве анализи ельного аэрозол м частиц. В это иантов в использо н уемого спомога ым цвет с различлучае разрешение частиц будет определятьсяпо физическому параметру,Использование предлагаемого способа измерения счетной концентрацииаэрозолей позволяет существенно расширить возможности способа определения абсолютного значения счетной концентрации (в частности, седиментационного метода) как по размерам частиц, так и по счетной концентрациипри незначительном фиксированномуменьшении точности измерений. Это,в свою очередь, дает возможность аттестации аппаратуры для измеренияпараметров аэрозолей, которая ранеене могла быть аттестована седиментационным методом. О ф25 аказ 181.29 Тиу 8 ПОБпясноеПроекткая, 4 Фклмал ППП Патеат, г, Ук П р и м е р 2. Анализируемый аэро золь с частицами кубической формы (кристаллики ИаС) с эквивалентным диаметром 2 мкм подают на вход 6 установки, На вход 7 подают вспомогательный монодисперсный аэрозоль с частицами шарообразной формы диаметром 3 мкм с минимальной концентрацией, измеримой проточным седиментатором, Устанавливают чистый мембранныйфильтр 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 больше частиц) выключают насос и быстро перекрывают заслонки седиментатора. Мембранный"фильтр помещают в атмосферу, насыщенную парами ацетона. После того, как фильтр станет прозрачным, помещают его под микроскоп ИБИ. Выбирают увеличение микроскопа 840 , Производят подсчет разных частиц диаметром 3 мкм на 1100 произвольных участках покровного стекла в пределах окулярной сетки. Получают И = 501 част. По Формуле (2) находят 2