工作场所空气中有害物质采样技术_精品文档PPT资料.ppt
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浓度变化受多种因素影响:
空气的流动性、工作场所空间大小、通风状况、有害物质发射源的数量和布局、气象条件、毒物的挥发性和污染发射源的距离等。
一、工作场所空气样品的特征,影响空气中有害物质状况的因素多气象因素对空气样品的影响比较显著。
气温、气压和湿度等气象因素不仅影响空气样品的体积,而且影响有害物质在空气中的存在状态和扩散速度。
此外风向、风速等气象因素,工作现场的环境条件、生产状况和人员行为等因素也均可以对作业场所空气中有害因素的浓度或强度产生影响。
标准采样体积的换算,当空气温度低于5和高于35、大气压低于98.8kPa和高于103.4kPa,在计算空气中有毒物质浓度之前,必先将采集的空气体积换算为“标准采样体积”。
标准采样体积:
气温20,大气压101.3kPa,式中V0标准采样体积,L;
Vt温度为t、大气压为p时的采样体积,L;
t采样点的气温,;
p采样点的大气压,kPa。
换算公式如下:
某工作场所空气检测采样,温度37,气压105.0kPa,采样流量1.0L/min,采样时间8h。
问标准采样体积是多少?
解:
根据公式,标准采样体积换算题列,二、有害物质在空气中的存在状态,空气中有害物质存在的状态,决定采样方法的选择;
正确的采样方法,是采样检测准确的关键。
工作场所空气中有毒物质存在状态,受其理化性质、职业现场环境及职业活动条件的影响。
主要存在的状态:
气体、蒸气和气溶胶,
(一)气体和蒸气,气态:
常温下是气体的有害物质如氯气、一氧化碳等,通常以气态存在于空气中。
蒸气态:
常温下是液体的有害物质如苯、丙酮等,以不同的挥发性呈蒸气态存在于空气中。
常温下是固体的有害物质如酚、三氧化二砷等,也有一定的挥发性,特别在温度高的工作场所,也可以蒸气状态存在。
(一)气体和蒸气,气体和蒸气的特点都以分子状态存在(汞除外)。
能迅速扩散,其扩散情况与它们的密度和扩散系数有关。
密度小者(如甲烷等)向上飘浮,密度大者(如汞蒸气)就向下沉降;
扩散系数大的,能迅速分散于空气中,基本上不受重力的影响,能随气流以相等速度流动。
(二)气溶胶,定义:
以液体或固体为分散相,分散在气体介质中的溶胶物质,称为气溶胶。
气溶胶分类按气溶胶形成方式和方法的不同,可分成固态分散性气溶胶、固态凝集性气溶胶、液态分散性气溶胶和液态凝集性气溶胶4种类型。
按气溶胶存在的形式可分成雾、烟和粉尘。
(二)气溶胶,雾:
分散在空气中的液体微滴,多由蒸气冷凝或液体喷散形成(液态分散性气溶胶或液态凝集性气溶胶)。
粒径通常较大,在10m上下。
烟:
属于固态凝集性气溶胶,同时含有固态和液态两种粒子的凝聚性气溶胶也称为烟。
如铅烟、铜烟等。
烟的粒径通常比雾小,在1m以下。
粉尘:
能够较长时间悬浮于空气中的固体微粒。
粉尘属于固态分散性气溶胶,如铅尘等。
尘的粒径范围较大,从1m到数十m。
(二)气溶胶,气溶胶的特点:
对人体的危害程度与其粒径有关,粒径小于5m的颗粒则容易进入支气管和肺泡,被机体吸收,危害较大。
会受重力作用下沉,特别是密度大、粒径大的颗粒,下沉速度会更快。
在采样时,需要一定的采样流量,才能克服重力的影响,有效地将气溶胶颗粒采入收集器内。
三、空气样品的采集方法,正确的空气样品是保证检测结果准确性的重要一步。
正确的样品采集方法应综合考虑以下因素:
待测物在工作场所空气中存在的状态各种采样方法的适用性采样点的工作状况采样环境等因素选择。
(一)气态和蒸气态化学物质的采样方法,直接采样法是用采样容器,如100ml注射器、采气袋或其他容器,采集一定量体积空气样品,供测定用。
这种方法适用于空气中挥发性强、吸附性小的待测物,待测物浓度较高或测定方法的灵敏度高,只需要少量空气样品就可满足检测要求的情况。
在不宜采用有泵型采样法时,如在需要防爆的工作场所,可使用此法。
1、直接采样法,(3)采样袋(4)真空采气瓶,
(一)气态和蒸气态化学物质的采样方法,2、有泵型采样法有泵型采样法也叫有动力采样法,是用空气采样器(由电动抽气泵和流量计组成)作为抽气动力,将样品空气抽过样品收集器,空气中的待测物被样品收集器采集下来,供测定用。
有泵型采样法根据采样方式不同,分为定点采样和个体采样。
根据使用的样品收集器不同,有液体吸收法、固体吸附剂管法和浸渍滤料法等。
(一)气态和蒸气态化学物质的采样方法,2、有泵型采样法液体吸收法将装有吸收液的吸收管作为样品收集器,当样品气流通过吸收液时,吸收液气泡中的有害物质分子迅速扩散进入吸收液内,由于溶解或化学反应很快地被吸收液吸收。
优点:
适用范围广,可用于各种化学物质的各种状态的采样;
采样后,样品直接进行测定,不需样品处理;
吸收管可反复使用,费用小。
缺点:
吸收管易坏,携带和使用不方便;
不适用于个体采样和长时间采样;
需要采样动力。
(一)气态和蒸气态化学物质的采样方法,2、有泵型采样法固体吸收剂法特性:
都是多孔性物质,有大的比表面积,其吸附作用有物理性和化学性两种,物理性吸附是靠分子间的作用力,吸附比较弱,容易在物理作用下发生解吸。
化学性吸附是靠化学亲和力的作用,吸附较强,不易在物理作用下解吸。
要求:
用于空气采样的理想固体吸附剂应具有良好的机械强度、稳定的理化性质、足够强的吸附能力和容易解吸、价格较低等特性。
常用的吸附剂有活性炭、硅胶等。
活性炭,特性:
属非极性吸附剂,吸附非极性和弱极性的有机气体和蒸气,吸附容量大,吸附力强。
水对活性炭的吸附能力影响不大。
应用:
吸附能力很强,沸点高于0的各种物质蒸气,常温下可以被有效地吸附,但是沸点低于-150的物质,如一氧化碳、甲烷等,不能用物理方法吸附。
沸点在-1000之间的物质,如氨、乙烯、甲醛、氯化氢、硫化氢等,常温下不能定量吸附。
可在冷冻下吸附,也可用浸渍化学试剂的活性炭,以增加化学吸附和吸收的能力。
硅胶,特性:
一种极性吸附剂,对极性物质有强烈的吸附作用,可以吸附相当大量的水,以致降低甚至失去它的吸附性能。
适宜在较干燥的环境中采样,采样时间不宜过长。
高分子多孔微球,特性:
一类合成的多孔性芳香族聚合物,它具有大的表面积、一定的机械强度、疏水性、耐腐蚀、耐辐射和耐高温(250290)等性质,是一种较好的吸附剂。
分非极性、弱极性和中等极性。
浸渍固体吸附剂,特性:
将化学试剂涂渍在固体吸附剂表面,利用浸渍的化学试剂与待测物发生化学反应,生成稳定的化合物被收集下来,在物理吸附的基础上,增加了化学吸附,这样可以扩大固体吸附剂的使用范围,增加吸附容量,提高采样效率。
采集酸性化合物时,可浸渍碱性物质;
采集碱性化合物时,则浸渍酸性物质。
固体吸附剂管根据采样后处理方法不同而分为溶剂解吸型和热解吸型两类。
固体吸附剂法的优缺点,优点:
固体吸附剂管体积小,质量轻,携带和操作方便;
适用范围广,有机和无机、极性和非极性化合物的气体和蒸气都适用;
可用于短时间采样和定点采样,也可用于长时间采样和个体采样。
对不同的有害物质有不同的穿透容量;
硅胶管容易吸湿,不能在湿度大的工作场所过长时间持续采样,长时间采样时,应3h左右更换一只,或发现硅胶变色后立即更换。
三种常用固体吸附剂管特性表,是指当通过固体吸附剂管的空气中待测物量达到原空气中待测物量的5%时,固体吸附剂所吸附的待测物量。
影响穿透容量的因素有:
待测物的极性、扩散系数、化学活性,吸附剂性质,采样流量,气温和湿度等。
固体吸附剂管的穿透容量,使用注意事项,防止穿透;
防止污染;
防止假穿透。
溶剂解吸型固体吸附剂管要在稳定期内测定,既防止假穿透,又避免浓度下降,
(一)气态和蒸气态化学物质的采样方法,2、有泵型采样法浸渍滤料法滤料不能直接用于空气中气态和蒸气态待测物的采集,当滤料涂渍某种化学试剂后,待测物与化学试剂迅速反应,生成稳定的化合物,保留在滤料上而被采集下来。
为了有利于化学反应,常常在浸渍液中加入甘油等试剂。
因为浸渍滤料的厚度一般小于1mm,所浸渍的试剂量有限,限制了采集待测物的量和采样流量。
浸渍滤料法使用注意事项,采集待测物的量:
受浸渍滤料所浸渍的试剂量的限制,注意滤料的吸收容量,及时更换滤料,防止穿透;
采样流量:
取决于待测物和试剂间的化学反应速度,流量设置要合理,考虑环境中物质浓度,温、湿度影响,流量设置不能太小或太大;
浸渍滤料法适用于空气中待测物浓度低或采样时间短的场所。
(一)气态和蒸气态化学物质的采样方法,2、有泵型采样法空气采样器,采样器的基本技术性能要求,在最大流量和4kPa的阻力下应能稳定运行48h以上,流量保持稳定,变化小于等于5%;
结构和形状要合理,外壳要坚固,整机的质量要轻,体积要小,携带方便,操作简单安全,在易燃易爆场所,必须使用防爆型采样器;
应能在温度-10+45,相对湿度小于95%的环境下正常运行;
气路连接要牢固耐用,不漏气;
当封死进气口,用最大流量抽气时,应无流量显示;
采样器的基本技术性能要求,装有流量计的空气采样器,流量计的精度不得低于2%,刻度要清晰准确,易于读数和调节;
开关、旋钮和安装收集器的装置等应完整、牢固,使用灵活;
交流电源应为220V、50Hz;
直流电源应为69V,若为充电电池,充电一次,应能在最高流量和最大阻力下连续运行48h以上;
防爆型空气采样器必须符合防爆的国家标准,且标示明确;
装有定时装置的空气采样器,定时装置的精度应小于等于10%。
47,
(一)气态和蒸气态化学物质的采样方法,3、无泵型采样法无泵型采样法也叫扩散采样法,采集空气中化学物质时,不需要抽气动力和流量装置,而是根据费克(Fick)扩散定律,利用化学物质分子在空气中的扩散作用完成采样的。
无泵型采样法的优缺点,优点:
体积小、质量轻、结构简单,不用抽气装置,携带和操作都很方便;
适合用做个体和长时间采样,也可作为定点和短时间采样。
因为它的采样流量与待测物分子的扩散系数成正比,扩散系数低的待测物因采样流量太小只能进行长时间采样,不适用于空气中待测物扩散系数小而且浓度低的情况下作短时间采样。
受吸附容量的影响,若超过吸附容量,采样性能将变差,采样器本身不能反映这一现象。
使用无泵型采样器的注意事项,采样前后要检查无泵型采样器的包装和扩散膜,是否有破损,若有破损者应废弃;
在高浓度的待测物和干扰物环境中采样时,要缩短采样时间,防止其收集介质的饱和;
应在有一定风速下采样,以防止“饥饿”现象发生;
只能采集气态和蒸气态物质,不能用于气溶胶
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