大氣監(jiān)測(cè)采樣儀器
直接采樣法采樣時(shí)用采氣管、塑料袋,、真空瓶即可,。富集采樣法需使用采樣儀器。采樣儀器主要由收集器,、流量計(jì)和采樣動(dòng)力三部分組成,。
大氣采樣儀器的型號(hào)很多，按其用途可分為氣態(tài)污染物采樣器和顆粒物采樣器,。
氣態(tài)污染物采樣器
用于采集大氣中氣態(tài)和蒸氣態(tài)物質(zhì),，采樣流量為0.5～2.0L/min,。可用交,、直流兩種電源,。工作原理如圖6-12和圖6-13所示。
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顆粒物采樣器
顆粒物采樣器有總懸浮顆粒物(TSP)采樣器和可吸入顆粒物(PM10)采樣器,。
(1)總懸浮顆粒物采樣器
總懸浮顆粒物采樣器按其采氣流量大小分為大流量采樣器和中流量采樣器,。
①大流量采樣器的結(jié)構(gòu)如圖6-14所示，濾料夾可安裝20cm×25cm的玻璃纖維濾膜,，以1.1～1.7m3／min流量采樣8～24h,。當(dāng)采氣量達(dá)1500～2000m3時(shí)，樣品濾膜可用于測(cè)定顆粒物中的金屬,、無(wú)機(jī)鹽及有機(jī)污染物等組分,。
②中流量采樣器的采樣夾面積和采樣流量比大流量采樣器小。我國(guó)規(guī)定采樣夾的有效直徑為80mm或100mm,。當(dāng)用有效直徑80mm濾膜采樣時(shí),，采氣流量控制在7.2～9.6m3/h；用100mm濾膜采樣時(shí),，流量控制在11.3～15m3／h,。
(2)可吸入顆粒物采樣器
采集可吸入顆粒物廣泛使用大流量采樣器。在連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器中,，可采用靜電捕集法,、β射線法或光散射法直接測(cè)定可吸入顆粒物的濃度，但不論哪種采樣器都裝有分塵器,。分塵器有旋風(fēng)式,、向心式、多層薄板式,、撞擊式等多種,。它們又分為二級(jí)式和多級(jí)式。二級(jí)式用于采集10μm以下的顆粒物,，多級(jí)式可分級(jí)采集不同粒徑的顆粒物,，用于測(cè)定顆粒物的粒度分布。
①二級(jí)旋風(fēng)分塵器的工作原理如圖
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| 旋風(fēng)分塵器的工作原理示意圖 |
空氣以高速度沿180°漸開線進(jìn)入分塵器的圓筒內(nèi),，形成沿外壁由上而下的旋轉(zhuǎn)氣流，大于10μm的顆粒物慣性較大,，在離心力的作用下,，甩到筒壁上，這些大顆粒物在不斷與筒壁撞擊中失去前進(jìn)的能量,，受氣流和重力的共同作用,，沿壁面落入大顆粒物收集器內(nèi),；小于10μm的顆粒物慣性小，不易被甩到筒壁上,。當(dāng)空氣進(jìn)入分塵器向下高速旋轉(zhuǎn)時(shí),，頂部壓力下降，在壓力差作用下,，小于10μm的細(xì)顆粒隨氣流沿氣體排出管上升,，達(dá)到分離空氣中粗、細(xì)顆粒物的目的,。沿分塵器氣體排出管排出的氣體進(jìn)入過(guò)濾器,，氣體中的細(xì)顆粒物被濾膜捕集，根據(jù)采樣體積和采樣前后濾膜的質(zhì)量,，即可求出空氣中10μm以下的顆粒物的含量,。分塵器必須用標(biāo)準(zhǔn)粒子發(fā)生器制備的標(biāo)準(zhǔn)粒子進(jìn)行校準(zhǔn)后方可使用。
②向心式分塵器工作原理如圖6-17,。
當(dāng)氣流從小孔高速噴出時(shí),，氣流攜帶的顆粒物質(zhì)量不同，其運(yùn)動(dòng)軌跡也不同,。顆粒質(zhì)量越大,，慣性越大，越不容易隨氣流改變運(yùn)動(dòng)軌跡,。因此,，當(dāng)大顆粒物隨氣流穿過(guò)小孔后，在慣性作用下,，仍然沿著中心軸線繼續(xù)前進(jìn),，進(jìn)入錐形收集器，被收集器底部的濾膜收集,；反之,，當(dāng)小顆粒物隨氣流穿過(guò)小孔后，由于小顆粒物慣性小,，可以隨氣流改變運(yùn)動(dòng)軌跡,，繞過(guò)錐形收集器入口，隨氣流進(jìn)入下一級(jí),。錐形收集器捕集的顆粒物質(zhì)量的大小,，受噴嘴直徑、收集器入口距噴嘴距離,、收集器入口直徑等因素的影響,。顯然，當(dāng)噴嘴直徑變小,、收集器入口距噴嘴距離變小,、收集器入口直徑變小時(shí),，可以使較小的顆粒物進(jìn)入收集器。
多段向心式分塵器工作原理如圖6-18,?？?直徑最大，收集器2入口最大,，孔1到收集器2之間的距離最大,，收集器濾膜7捕集到氣流中質(zhì)量最大的顆粒物；第二級(jí)的噴嘴直徑3和錐形收集器4的入口孔徑變小,，二者之間距離縮短,，使小一些的顆粒物被收集。第三級(jí)的噴嘴直徑5和錐形收集器的入口孔徑6又比第二級(jí)小,，其間距離更短,，收集的顆粒更細(xì)。經(jīng)過(guò)多級(jí)分離,，剩下的極細(xì)顆粒到達(dá)最底部,，被濾膜10收集。
③多段撞擊式采樣器的工作原理如圖6-19,。
當(dāng)含顆粒物氣體以一定速度由噴嘴噴出后,，顆粒獲得一定的動(dòng)能產(chǎn)生一定的慣性。在同一噴射速度下粒徑越大,，慣性越大,。因此，氣流從第一級(jí)噴嘴噴出后,，大顆粒慣性大,，難于改變運(yùn)動(dòng)方向，與第一塊捕集板碰撞被沉積下來(lái),，而慣性較小的顆粒則隨氣流繞過(guò)第一塊捕集板進(jìn)入第二級(jí)噴嘴,；第二級(jí)噴嘴比第一級(jí)噴嘴口徑小，故噴出顆粒物動(dòng)能增加,，小顆粒獲得較大的慣性與第二塊捕集板碰撞而被沉積,，而慣性更小的顆粒物繼續(xù)向下級(jí)運(yùn)動(dòng)；如此一級(jí)一級(jí)地進(jìn)行下去,，則氣流中的顆粒物由大到小地一級(jí)一級(jí)地分開,，分別沉積在不同的捕集板上。最末級(jí)捕集板用玻璃纖維濾膜代替,，捕集最小的顆粒物,。這種采樣器可以設(shè)計(jì)為3～6級(jí)，也有8級(jí)的,。撞擊式采樣器必須用標(biāo)準(zhǔn)粒子發(fā)生器制備的標(biāo)準(zhǔn)粒子進(jìn)行校準(zhǔn)后方可使用,。
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