科普 | 积分采样套件系列全解

2021-03-12 11:50:18 瑞思泰康科技(北京)有限公司上海分公司



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么叫是积分采样套件  









在我们做空气采样时,如果环境没有变化,或者只需要定性样本,就可以采集简单的“瞬时”样本。例如,可以打开抽空的采样罐,并以不受控制的速率快速收集样品,通常在几秒钟内收集样品,直到容器与大气压达到平衡。通常,这种定性方法用于必须识别未知分析物,空气中某些(短)时间含有高浓度分析物,或者当发现异味并且必须快速获得样品时。通常采用配对的瞬时样品(前/后或有味/无味)来定性诊断感知问题。

要获得更具代表性的样品需要时间积分采样。流量限制器用于在特定时间段内传播样本采集流量,以确保“平均”复合或时间加权平均(TWA)样本。TWA样本将准确地反映环境中空气的平均状况,如果出于监管或健康原因,对于可能具有高度可变性的情况(如在职业环境中)需要典型的暴露浓度,则TWA样本是更好的。

接下来我们介绍下积分采样使用的设备!









积分采样使用设备  











为了确保使用被动采样技术时的样品有效,更重要的是在采集样品的指定的时间间隔内流速不会发生很大变化。选择正确的采样设备有助于实现这一目标!

典型的被动采样系列应包括以下全部由不锈钢制成的组件:

采样入口,烧结金属的颗粒过滤器,限流孔,流量控制装置,真空表和罐(如图1所示)


 

图1 积分采样套件,热卖货号:24217


下文我们会一一介绍起来!








采样入口  





采样入口 - 采样链的入口 - 通常是清洁的不锈钢管道,不管是1/4”OD还是1/8”OD。美国EPA方法TO-14A / 15建议在距离地面2米的高度进行取样。在高扬尘的地区,这将使进入采样链的尘埃颗粒最少。然而,这个高度并不是强制性的,而且通常使用高度为12”(约1/3米)的入口。EPA还建议让采样入口朝下,以防止雨滴进入 。在一些取样链上,入口处的配有1/8”1/4”螺母,使水滴远离入口边缘,以免它们会被样品带入取样链






颗粒过滤器  





将颗粒过滤器安装在采样链中流量控制装置之前以防止空气中的颗粒进入样品流路。颗粒可能会部分阻塞流路并在采样期间改变流速。在极端情况下,颗粒会堵塞流路并使样品流动停止。被动取样链中常用的最小孔径为0.0012”(约30微米)。不用颗粒过滤器,灰尘颗粒可能会积聚在限流孔配件中,堵塞孔。颗粒也会影响阀门的防漏,还可能会导致阀门损坏。


这种应用使用两种类型的过滤器,即烧结过滤器和在线过滤器(图2)。每种类型的各种型号都可用;大多数是带257微米的孔的烧结不锈钢。使用较小的孔隙过滤器可减少空气中颗粒物产生问题的可能性。EPA概要方法TO-14A / 15推荐使用具有2微米孔的颗粒过滤器。



      图2 用在采样链中的过滤器,热卖货号:24171







限流孔  





限流孔(图3)将流量限制在指定范围。与流量控制器配合使用,可以在特定的时间内以特定的速率填充采样罐。最常见的限流孔设计是一系列可互换的不锈钢1/4”NPT1/4”压缩接头,每个都配有精确钻孔的红宝石孔口。每个孔口都提供了特定的流量范围。在各种温度下的稳定性使红宝石成为精密材料的首选。显而易见,在现场采样期间,采样链受到温度波动的影响,这会导致金属收缩或膨胀,影响孔径直径,从而影响流量。红宝石不会因在采样期间发生的极端环境温度膨胀或收缩。


(图3 流量控制器和限流孔)



限流孔可以单独用作流量限制装置,但不能确保均匀的流量。由于采样过程中流体的源压力发生变化,因此通过限流孔的流量也可能发生变化,导致时间积分样本无效。在被动采样期间保持高度一致的流速非常重要,而这将由流量控制器完成。








流量控制器  





尽管罐内真空度或环境温度发生变化(图4),但流量控制器(热卖货号:24256)在整段时间内保持样品流速恒定。在图4所示的Veriflo®SC423 XL型流量控制器中,限流孔在恒定背压的上游,用作限流器。该恒定背压是通过隔膜的机械弹簧率和横跨隔膜的压差之间的平衡来建立的。后者由大气压力,罐中的真空和通过限流孔的流量之间的压力差建立。最终的结果是一个恒定的流量。


             (图4 尽管罐压力或环境温度的变化,流量控制器将保持恒定的样品流量)



限流孔决定了流量范围。可调节活塞用于在流量范围内设定特定的固定流量。对活塞位置的调整改变了背压,这改变了穿过临界孔口的压差。如果活塞从隔膜下降,流量将增加。如果活塞朝膜片上升,则流速会下降。尽管在-30”Hg-7”Hg的范围内真空度发生变化,该流量控制器仍将精确保持恒定流量。流量是恒定的,直到超过设备的真空范围,使流量控制器无法保持恒定的压差。例如,在图6中,流速从-29.9” Hg-7”Hg保持恒定,此后流量降低,因为流量控制器已无法保持适当的压差。这种控制将允许使用者在6升的罐中收集约5升样品。这是通过被动采样获得有效时间积分采样的极其重要的因素。



        (图5 流量控制器将保持恒定的样品流量,直到它不能在限流孔保持稳定的压差。)






现场采样和实验室真空表  






如图6所示的真空表能够使取样人员在取样过程中直观地监测罐中真空度的变化。如果流速发生意外变化(例如由于泄漏或设置不正确),真空表将显示罐中的真空度高低,并可及时采取纠正措施(即调节流量)以确保一个有效的样本。这种类型的真空表连接到采样列上以便在现场使用。真空表应具有高质量以确保其不会将污染物引入样品中。真空表中的所有接触样品部件均由不锈钢制成; Restek表精确到全量程的1%以内。


        (图6 现场采样真空表,热卖货号:24120)


为了监测取样前后罐内的压力,请使用更精确的测量装置。例如,如图7所示,由Ashcroft制造的压力表精确到满量程的0.25%。这些灵敏的仪表不应该在现场使用 - 它们通常安装在实验室中。



       (图7 高精度实验室压力表,热卖货号:24285)







看到这儿,这篇科普文章结束啦!总结来说,典型的被动采样系列应包括以下全部由不锈钢制成的组件:采样入口,烧结金属的颗粒过滤器,限流孔,流量控制装置,真空表和罐!

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