Методы и приборы контроля запыленности воздуха

Пылью называют дисперсную систему, состоящую из мельчайших твердых частиц, находящихся или могущих находиться в воздухе.

Пыль является основной производственной вредностью во многих отраслях народного хозяйства. Вдыхание пыли может привести к хроническому заболеванию - пневмокониозу способствовать возникновению таких, заболеваний, как ларингит, трахеит, бронхит, пневмония, туберкулез легких, заболевания кожи.

Степень вредного воздействия на организм человека зависит от ее физических и химических свойств, из которых наиболее важными являются дисперсность (крупность), форма частиц. Особенно опасны для человека пылинки размером до 10 мкм, т. к. они свободно проникают в легкие и задерживаются там. Пылинки размером 0, 1 мкм и меньше легко транспортируются из альвеол и, не задерживаясь, удаляются из организма. Пыль размерами более 10 мкм в основном задерживается в верхних дыхательных путях.

 

Методы определения концентрации пыли

1. Лабораторные методы, основанные на предварительном осаждении пыли и дальнейшем исследовании ее в лаборатории. Эти методы с выделением твердой фазы основаны на осаждении частиц пыли из воздуха под действием внешних сил (гравитации, инерции, электрических, тепла и т. д.) с последующим определением массы (весовой или гравиметрический способ) или числа (счетный способ) осевших пылинок из определенного объема воздуха.

2. Экспресс-методы, основанные на исследовании пыли непосредственно на рабочих местах. При этих методах (без выделения твердой фазы) используются различные физические свойства аэрозолей: способность частиц пыли электризоваться при их движении или трении о стенки прибора (электронные пылемеры), изменять оптические свойства среды (фотометрические пылемеры); поглощение р-частиц (от изотопа С¹⁴) пылью, осажденной на фильтр (радиоизотопные) и др.

Концентрация пыли (запыленность) в воздухе может измеряться массой (мг/м³) или числом пылинок (обычно частиц/м³) в единице объема.

Для гигиенической оценки содержания пыли в воздухе исследуется дисперсный состав витающей в воздухе пыли. В настоящее время разрабатываются приборы, основанные на принципе тонкодисперсной фильтрации высокоэффективными фильтрами с малым аэродинамическим сопротивлением. Приборы такого типа определяют процент содержания пылинок размерами до 10 мкм и свыше.

В связи с тем, что в РФ нормы ПДК установлены в весовом выражении (мг/м³), в качестве стандартного принят весовой метод. Счетный метод применяется как дополнительный для определения крупности (дисперсности) пылинок.

Весовой метод определения запыленности воздуха

Весовой метод основан на протягивании известного объема запыленного воздуха через какую-либо среду, задерживающую пыль, с последующим определением массы уловленной пыли (рис. 5).

Концентрация пыли (мг/м³) определяется по формуле:

, (2)

где m₁ и m₂ - масса, фильтра до и после взятия пробы, мг;

V₀ - объемная скорость воздуха, протягиваемого через фильтр, л/мин;

t - время протягивания воздуха через фильтр, мин.

При отборе проб должны выполняться следующие условия:

-аллонж с фильтром располагается в зоне дыхания работающего так, чтобы фильтр был направлен навстречу потоку воздуха;

-скорость отбора пробы должна быть 15-20 л/мин, что соответствует скорости человеческого дыхания, т. е. скорости легочной вентиляции;

-отбор проб должен производиться с учетом изокинетичности, т.е. равенства скоростей окружающего воздуха v_B и протягиваемого через фильтр v₀ (рис.8). Объемная скорость движения воздуха через аллонж 20 л/мин, что соответствует линейной скорости 0, 5 м/с. Если окружающая скорость в месте взятия пробы больше 0, 5 м/с, то для соблюдения изокинетичности используют насадки на аллонж с различной площадью входного сечения;

Рис.8. Принципиальная схема отбора пробы воздуха весовым методом; 1 - аллонж с фильтром; 2 - реометр; 3 - побудитель тяги воздуха; 4 - блок для протягивания воздуха через фильтр и определения объемной скорости протягиваемого воздуха; А-А - сечение, в котором должно соблюдаться условие изокинетичности

 

- продолжительность отбора зависит от концентрации пыли и устанавливается в большинстве случаев экспериментально из расчета, чтобы масса осевшей на фильтре пыли составляла 1...2 мг (для фильтров АФА). При большей массе может происходить осыпание пыли с фильтра.

 

Приборы для определения запыленности

Фильтры. В настоящее время широко используются фильтры типа АФА из ткани ФПП (фильтр пылевой Петрянова). Фильтр АФА представляет собой тканевый слой равномерно уложенных ультратонких волокон из полимерных смол (рис. 9, 10). Фильтры АФА. имеют следующие достоинства:

-хорошие фильтрующие свойства (до 100 л/мин) и высокий коэффициент пылеулавливания (99, 9 %);

-гидрофобны, т. е. не поглощают влагу и не требуют просушивания;

-легко электризуются, что способствует задержанию осевших пылинок;

-осветляются в парах ацетона при t= 80°С, превращаясь в прозрачную

пленку.

	Рис. 9. Фильтр типа АФА: I- защитная обойма, 2-фильтрацигишый материал
	Рис. 10. Патрон (аллонж) для фильтров типа АФА 1 - корпус патрона; 2 - зажимное кольцо

 

Приборы для протягивания воздуха через фильтр. В качестве побудителя тяги воздуха через фильтр используются аспираторы эжекторного типа, электрического (рис. 11) и даже обычные пылесосы. Наиболее распространены аспираторы М-822, предназначенные для отбора проб воздуха для анализа содержащихся в нем примесей, включая и механические. Диапазон определения объемной скорости от 0, 2 до 2 л/мин и от 1 до 20 л/мин.

Рис. 11. Электроаспиратор М-822 1 – штепсельная вилка для подключения эл. энергии, 2 – тумблер включения в сеть, 3 – предохранитель, 4 – фильтр для очистки воздуха, 5 – регуляторы расхода воздуха, 6 – ротаметры. 7 - насадки для присоединения шлангов с аллонжами

 

Приборы для определения объемной скорости воздуха.

Приборы для определения расхода воздуха, т.е. объемной скорости его, бывают жидкостные и воздушные. Они носят название реометров. Внешний вид ротаметров показан на рис. 11.

Весы. Для взвешивания фильтров могут быть использованы торсионные весы с точностью 0, 2 мг.

Рис. 12. Весы торсионные для взвешивания малых масс

Инструкция по использованию торсионных весов – на стенде

Описание лабораторной установки

На рис. 12 изображена учебно-экспериментальная установка, имитирующая небольшой участок рабочего пространства. Внутри установки смонтированы источники выделения вредных веществ (пыли и газа).

Рис. 12. Лабораторная установка для определения запыленности воздуха

 

На передней стенке пылевой камеры 1 находятся бункер-дозатор 5 с пылью. При повороте ручки дозатора на один щелчок из бункера подается порция пыли. С правой стороны панели пылевой камеры имеется отверстие 6 для введения аллонжа 4 с фильтром.

На панели приборного отсека имеются тумблеры включения установки: 7 – прибора, 8 – аспиратора, 9 – вентилятора.

В верхней части приборного отсека расположены ротаметры 2, регуляторы расхода воздуха 3, аллонж для фильтра 4.