Способ определения ионизованных частиц в воздухе

союз соВетскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 39 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ический Н.Сахаров А.Г.Черны Ю.ДМиро ражданских 29,ализ во ности и достигаемому результату является способ определения содержания газовых компонентов, основанный на абсорбции газовых частиц жидкостями с последующей регистрацией изменения свойств поглоти- тельной 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 чувствительностьк 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, характеризующегосорбцию, и определение концентрации аб ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(46) 07,01.93. Бюл. М 171) Украинский заочный политинститут им. И,З,Соколова(56) 1, Шилкин А,А., Губернскийнов А.М. Аэроионный режим в гзданиях.М,: Стройиздат, 1988, с2. Перегуд Е.А, Химическийдуха, 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 А,АГубернский Ю,Д., Миронов А.М.Аэроионный режим в гражданских зданиях.- М.: Стройиздат, 1988),Недостатком метода является то, чтометод не позволяет регистрировать частицы, имеющие подвижность меньше некоторой заданной величины, а также метод требует использования высокого напряжения. 2(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИОНИЗОВАННЫХ ЧАСТИЦ В ВОЗДУХЕ57) 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. ЪГиболее близким по технической сущ50 55 ионизованных частиц по градуировочному графику, согласно изобретению, в качестве жидкости используют (0,005-0,015)ф,-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 чувствительностью. 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 1=1(Сион. частиц),.где т- время разрушения масляной пленки, мин; 1=1+1 2, где т 1 - время деформации периметра и исчезновения радужной окраски масляного пятна, мин; 12 - время распада масляного диска на множество мелких. масляных пятен, мин; С - 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 воз 5 10 15 20 25 30 35 40 душное пространство помещают кювету с предлагаемой авторами сорбирующей жидкостью, состоящую из тонкой масляной пленки, нанесенной на 0,005-0,0150 -ный водный раствор поверхностно-активного вещества (например, синтетического моющего средства "Лотос М"), 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 гра- фИК, 1=КСиониз.частиц), ИСПОЛЬЗуя КоторЫй ОП- ределяют 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 г 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 40 х 40 см, чтобы толщина2слоя раствора ПАВ 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 40 х 40=1600 см, площадь масляногогпятна при его диаметре в 30 см составляетФР 314 304 4 700 см То есть площадь масляного пятна составляет 43,7 ф 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 к1786399 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 0,00250 и ниже масляный диск (после того, как на водный раствор ПАВ наносят каплю масла) получа ется очень большим - выходит за края кюветы, При концентрации же ПАВ 0,0175/О и выше масляный диск получается очень маленьким, Кроме того, нами выполнены опыты по измерению краевого угла смечивания 5 ( 00) водного раствора ПАВ (" Лотос М") с концентрацией 0,005; 0,010; 0,015 при воздействии ионизованных частиц с кон-центрацией 0,03; 0,30; 1,20 мкг/м (см, табл,З).55Анализ табл,З показывает, что О(краевой угол смачивания) 0,005-0,015 -ного водного раствора ПАВ (" Лотос М") под воздействием ионизованных частиц изменяетплощади водного раствора ПАВ (площадь масляного пятна должна составлять 42-480 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, О 21 Г 9/02, 1978 г., а,с, СССР М 455662, кл. 6 21 Е 9/16, 1973 г.; а.с, СССР %1088556, кл. 621 Р 9/16,1982 г.; а.с. СССР М 1435060, кл. 6 21 Р 9/28, 1986 г.; Б,И,Стиро, Самоочищение атмосферы от радиоактивных загрязнений. Л., Гидрометеоиздат, 1968 г., 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 разрущения 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 эксперимен тальным подтверждением взаимодействияионизованных частиц с ПАВ. Из табл,З также видно, что взаимодействие ионизованных частиц с водным раствором ПАВ при концентрациях ниже и выше оптимального 10 интервала (0,0050,015%): 0,003; 0,004;0,016; 0,017% не приводит к изменению начального краевого угла смачивания ПАВ, Что также является дополнительным подтверждением оптимального интервала кон центраций ПАВ (0,005."0,015%).Далее получают градуировочный графИК: 1=1(Сион. частиц), ГДЕ 1 - ВРЕМЯ РаЗРУШЕ- ния масляного пятна, мин; 1=11+Г 2: 11 - вРемя деформации. периметра и исчезновения ра дужной окраски масляного пятна, мин; 12 -время распада масляного пятна на множество мелких масляных пятен, мин; С - . концентрация ионизованных частиц в воздухе в пересчете на озон и оксиданты, мкг/м .25 Для этого в закрытой воздушной камере (вчастности, объемом до 10 дм ) создают кон 3центрацию ионизованных частц, равную: 0,03; 0,06; 0,12; 0,30; 0,60; 0,90; 1,20 мкг/м, ионизируя воздух в камере ионизирующим ЗО устройством "ИВА" или "Рига" (ТУ11 М 0,389.112) 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 вышеопи санной сорбирующей жидкостью ификсируют время разрушения масляной пленки (1, мин; 1=11+и) суммированием времени деформации периметра и исчезновения радужной окраски масляного пятна (11) 0 и времени распада масляного диска на множество мелких масляных пятен (12). По полученным результатам строят градуировочную прямую: 1=Г(Сиониз.частиц), приведенную на фиг.1, которую и использу ют для определения концентрации ионизованных частиц в воздухе. Сам анализ проводят следующим образом. В помещение, где анализируется воздух на содержание ионизовэнных частиц, помещают 0 описанную кювету с предлагаемой авторами сорбирующей жидкостью и фиксируют по секундомеру время разрушения масляного пятна (1), Например, 1=7,1 мин. Используя градуировочную прямую (см, фиг.1).находят концентрацию ионизованных частиц в воздухе: Сиониз.частиц=0,15 мкг/м .3Аналогично примеру конкретного выполнения проводили анализ воздуха на содержание в нем ионизованных частиц с изменением режимных показателей в заяв1786399 соб 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 -ного водного раствора ПАВ (" Лотос М") при температуре воздуха 25 СП р и м е ч а н и е. "-" - невозможнО четко зафиксировать начало и конец разрушениясляной пленки. "+" - визуально четко фиксируется начальный и конечный момент разрушения маслянойенки. ляемых пределах. Полученные результатыприведены в табл.4,Анализ табл.4 показывает, что опти- .мальной температурой в воздушной камере,содержащей ионизованные частицы, является температура 25-30 С. При варьировании температуры анализируемого:воздуха всторону уменьшения (20 С) и увеличения(35 С) от указанного интервала: 25-30 С,время анализа (или время разрушения масляного пятна) увеличивается и нарушаетсяпропорциональная зависимость времениразрушения масляной пленки от содержания ионизованных частиц в воздухе.В табл,5 приведены сравнительные 15данные определейия ионизованных частицв воздухе по предлагаемому авторами способу и прототипу,Из табл.5 видно, что до концентрации0,20 мкг/м прототип не работоспособен. В 20то время как предлагаемый авторами спо- . Формула 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 0,005- 0,015-ный водный раствор синтетического моющего средства при температуре 25- 30 С, часть поверхности которого, покрыта масляной пленкой, и измеряют время разрушения пленки.10 1786399 Таблица 2 Результаты наблюдения разрушения масляной пленки разной толщины, покрывающей45 % 0,005-0,015;6-ного водного раствора ПАВ (" Лотос М") при температуре воздуха 25 С ленк.аблиц аб Результаты определения времени разрушения масляного пятна в зависимости,от температуры анализируемого воздухаПримечамасляной пленки "+" - визуаль и е, "-" - невозможно четко зафиксировать начало и конец разрушения четко фиксируется начальный и конечный момент разрушения масляной езультаты измерения краевого угла смачивания водного раствора ПАВ разной концентрации1186399Продолжение табл,4аблицезультаты определения концентрации ионизованных частиц в. воздухе по предлагаемому способу и прототипу1786399 Составитель Г.ГоловченкоРедактОр Техред М,Моргентал Корректор В,Петра иэводственно-издательский комбинат "Патен жгород, ул, Гагарина, 101 аказ 243 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5