Podstawy instrumentalnych metod
analitycznych
CEL POMIARÓW
ocena stopnia zanieczyszczenia powietrza
pomiar stężeń
określone prawnie wartości
=
zanieczyszczeń powietrza
dopuszczalne
DECYZJE PROEKOLOGICZNE
Wyniki zależą od wielu czynników, m.in. od stosowanej
metody, która powinna być selektywna i b. czuła.
Stosowane w analizie zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego metody
pomiarowe są oparte na klasycznej, fizykochemicznej technice analitycznej
BZP 3 1
1. Podział metod analitycznych
METODY ANALIZY ILOŚCIOWEJ
chemiczne instrumentalne
tutaj korzysta się z
analiza wagowa miareczkowanie
PRZYRZ
DÓW,
których działanie jest
zawartość składnika
oparte na zjawiskach
zawartość składnika
oblicza się na
fizycznych lub
wyznacza się z masy
podstawie objętości
chemicznych,
trudno
roztworu
przebiegających z
rozpuszczalnego osadu
miareczkującego
udziałem oznaczanej
tego składnika
dodawanego do
substancji. Oczywiście
strąconego z roztworu i
roztworu oznaczanego
mierzona wielkość jest
odpowiednio
(aż do osiągnięcia punktu
związana z
końcowego reakcji
wysuszonego
właściwością fizyczną
składników zawartych w obu
roztworach) lub chemiczną
oznaczanej substancji i
zależna od jej stężenia
BZP 3 2
1. Podział metod analitycznych
1. Podział metod analitycznych - miareczkowanie
Miareczkowanie (chemiczna analiza objętościowa) jest jedną z
podstawowych czynności laboratoryjnych. Polega ono na
dodawaniu porcjami odczynnika o znanym stężeniu do roztworu
oznaczanej substancji, aż do osiągnięcia tzw. punktu końcowego
miareczkowania. Punkt ten oznacza z reguły, że cały zawarty w
roztworze odczynnik o nieznanym stężeniu przereagował
całkowicie z dodanym przez nas odczynnikiem (zwanym titrantem).
Ponieważ wiemy ile odczynnika dodaliśmy oraz znamy stosunek w
jakim reaguje on z oznaczaną substancją, możemy obliczyć ilość i
stężenie składnika miareczkowanego. Jest to jedna z podstawowych
metod analizy ilościowej.
BZP 3 3
1. Podział metod analitycznych
1. Podział metod analitycznych - miareczkowanie
Podstawowe czynności w chemicznej analizie objętościowej:
" pobieranie średniej próbki,
" odważanie próbki,
" przeprowadzenie próbki do roztworu,
" przygotowanie roztworu titranta,
" przeprowadzenie miareczkowania,
" obliczanie wyników
BZP 3 4
1. Podział metod analitycznych - miareczkowanie
Zazwyczaj stosuje się miareczkowanie alkacymetryczne
(kwasowo  zasadowe), które polega na reakcji zobojętniania, tj.
dodawania zasady do kwasu i odwrotnie.
Równie często stosuje się miareczkowanie kompleksometryczne,
które polega na reakcjach oznaczanego jonu z odczynnikiem
organicznym o właściwościach kompleksujących (zwanym
ligandem) i powstawaniu związku kompleksowego, tj. związku
chemicznego, którego cząsteczki charakteryzują się trwałością
wiązań elektronów.
BZP 3 5
1. Podział metod analitycznych  analiza wagowa
Oprócz miareczkowania, często i od dawien dawna stosowaną metodą
chemicznej analizy ilościowej jest analiza wagowa
Analiza wagowa jest to sposób analizy, oparty na przeprowadzeniu, za
wykorzystaniem reagentów chemicznych, reakcji tworzenia osadów.
Osady są następnie suszone i ważone.
W analizie wagowej mogą być stosowane innego rodzaju reakcje, np.
redukcja tlenków do metali.
We wszystkich przypadkach analiza wagowa sprowadza się dotrzymania
substancji stałej i zważenia jej.
BZP 3 6
1. Podział metod analitycznych
METODY INSTRUMENTALNE:
1. Metody spektroskopowe (optyczne)
- związane z oddziaływaniem promieniowania o różnej częstotliwości drgań,
z materią
2. Metody elektrochemiczne
- związane z efektami towarzyszącymi przepływowi prądu przez badany
roztwór lub spowodowanymi reakcjami na elektrodach zanurzonych w
roztworze
3. Metody chromatograficzne
- korzystające z rozdzielania badanych mieszanin w układzie faza
stacjonarna  faza ruchoma i oznaczenia składników dowolną metodą
4. Metody inne (np. radiacyjne, aktywacyjne, objętościowe)
BZP 3 7
2. Kryteria wyboru metody analitycznej
CZYNNIKI WYBORU METODY
Selektywność
Dokładność wskazań
Metoda powinna być wybiórczą dla
Błąd względny oznaczenia powinien
danego zanieczyszczenia, gdzie
być mały, a błąd systematyczny łatwy
wpływ innych zanieczyszczeń
do jednoznacznego wyznaczenia
powinien być pomijalnie mały lub
łatwy do wyeliminowania
Czułość i zakres
Stabilność próbki
Minimalne stężenie możliwe do
Pobrana do analizy próbka powinna
wyznaczenia powinno być znacznie
wykazywać stabilność w okresie od
mniejsze od dopuszczalnej wartości,
chwili poboru do chwili wykonania
a zakres pomiaru powinien
oznaczenia
obejmować wartości większe od
wartości mierzonych
BZP 3 8
2. Kryteria wyboru metody analitycznej
METODY ANALITYCZNE I ICH MOŻLIWOŚCI  WIDZENIA NIEZB
DNYCH
WIELKOŚCI PRÓBEK I ST
ŻEC
MOŻLIWYCH DO OZNACZENIA Z ICH POMOC

Zawartość oznaczanego
METODY Naważka [g]
składnika [%]
Wagowe 0,1  1 90  5
Miareczkowe 0,05  1 90  1
Optyczne VIS 0,1  5 1  1*10-5
Optyczne UV 0,1  5 90  1
Optyczne IR 0,01  0,1 90  1
Spektrografii emisyjnej 0,01  0,1 1  1*10-2
Absorpcji atomowej 0,01  0,1 1  1*10-4
Polarograficzne 0,1  5 10  1*10-2
Chromatografii gazowej 0,001  0,01 50  1*10-3
BZP 3 9
2. Kryteria wyboru metody analitycznej
KRYTERIA WYBORU W ZALEŻNOŚCI OD y
RÓDA
A I ZAKRESU ST
ŻEC
(PROGÓW
DETEKCJI)
Gazy odlotowe (emisja)
PnSP
atmosfera (imisja)
0,1 ppb 10 ppb 1 ppm 100 ppm 1 % 100 %
BZP 3 10
Spektrofotometria absorpcyjna
VIS i UV
BZP 3 11
Spektrofotometria absorpcyjna VIS i UV
Selektywna absorpcja czyli pochłanianie barw
Wrażenie barwy danej substancji (materii), jakiego doznaje się w widzialnym zakresie
widma jest związane z selektywnym pochłanianiem promieniowania (oczywiście o
określonej długości fal)
Czyli innymi słowy, kiedy promieniowanie nie zostaje pochłonięte to dana substancja
jest po prostu przezroczysta  bezbarwna.
W praktyce barwa substancji zależy od budowy struktury elektronowej atomu i
rozmieszczenia elektronów w ugrupowaniu danych atomów (w cząsteczce)
BZP 3 12
Metody optyczne (spektroskopia)
Spektroskopia zajmuje się efektami wzajemnego oddziaływania
promieniowania elektromagnetycznego z materią
W zależności od długości fali promieniowania elektromagnetycznego
można wyróżnić kilka działów spektroskopii, wśród nich spektroskopię
optyczną, która dotyczy zakresów :
podczerwieni (IR)
nadfioletu (UV)
widzialnego (VIS)
BZP 3 13
Metody optyczne (spektroskopia)
Cechami jakościowymi promieniowania elektromagnetycznego są:
- długość fali l [nm],
n = c / l oraz v = 1 / l
- częstotliwość n [s-1],
- liczba falowa (częstość drgań na cm) v [cm-1],
Widmo promieniowania Fiol Nie Ziel Pom Czer
elektromagnetycznego
300 800
Promienie Promienie Promienie Promienie Promienie Promienie Promienie Fale
kosmiczne gamma X nadfiolet widzialne IR mikrofal radiowe
10-6 10-3 10-1 101 102 103 105 109 1012
długość fali, [nm]
BZP 3 14
Metody optyczne (spektroskopia)
W zależności od zjawiska stanowiącego efekt oddziaływania
promieniowania elektromagnetycznego (spektroskopowego) z
mierzonym medium wyróżnia się następujące metody optyczne:
Absorpcyjne  pochłonięcie promieniowania
Emisyjne  emisja promieniowania przez wzbudzone cząstki
Nefelometrię i
turbidymetrię  rozproszenie promieniowania
Jeżeli absorpcja promieniowania dotyczy cząstek, to mówi się o metodzie
spektrofotometrii absorpcyjnej cząsteczkowej, czyli o tzw. Absorpcjometrii (UV, VIS
i IR). Jeżeli promieniowanie jest absorbowane przez atomy, to mówi się o
absorpcyjnej spektrofotometrii atomowej (UV, VIS).
BZP 3 15
Spektrofotometria absorpcyjna VIS i UV
Spektrofotometria - rodzaje
Absorpcjometria - każda metoda analizy oparta na pochłanianiu
promieniowania (termin ogólny)
Kolorymetria  termin jw., ale stosowany wyłącznie w odniesieniu do
widzialnego zakresu widma. (VIS)
Spektrofotometria  dział Absorpcjometrii w którym stosuje się
instrumenty zwane SPEKTROFOTOMETRAMI
BZP 3 16
Metody elektrochemiczne
Podstawa analityczna:
Zjawiska zachodzące na elektrodach pod wpływem prądu płynącego przez
badaną substancje lub jej roztwór.
Zazwyczaj większość rodzajów metod oparta jest na reakcjach przeniesienia
elektronów, zachodzących na granicy faz między roztworem a stałym lub ciekłym
przewodnikiem.
Rodzaje metod elektrochemicznych:
POTENCJOMETRIA
KONDUKTOMETRIA
ELEKTROLIZA
KULOMETRIA
POLAROGRAFIA
BZP 3 17
Metody elektrochemiczne
Metody elektrochemiczne  (aparaty IMR 3000)
Zakres
Zmienne Sposób pomiaru Rozdzielczość Dokładność
pomiarowy
wartość wyliczana opc. 0-CO2 max.
1
CO2 TNR = pomiar w 0,1 Vol.-% +/- 0,2% )
podczerwieni 0-30%
O2 0,1 Vol. -% +/- 0,2% 0-20,9%
CO
0-2000
NO
sensor
ppm3)
elektrochemiczny
1 ppm, mg
SO2
mg (O2), � 2)
NO2 mg/kWh 0-100 ppm3)
H2S 0-200 ppm3)
CXHY* sensor IR 0-10 %3)
BZP 3 18
Chromatografia
Co to jest ?
Technika rozdzielania składników mieszaniny na podstawie względnych
ilości każdej z substancji podzielonej pomiędzy poruszającym się
strumieniem płynu, zwanym fazą ruchomą i sąsiadującą fazą stacjonarną.
BZP 3 19
Chromatografia
Podział metod chromatograficznych
Metody chromatograficzne klasyfikuje się według następujących kryteriów:
geometrii układu
rodzaju operacji
mechanizmu zatrzymywania i retencji
rodzaju faz
Zazwyczaj w literaturze polskojęzycznej operuje się kryterium ostatnim, tzn.
podstawą klasyfikacji jest stan skupienia fazy ruchomej
BZP 3 20
Chromatografia
Proces chromatograficzny
Każdy proces chromatograficznych oparty jest na podziale składników
pomiędzy dwie fazy.
Podział substancji opisuje współczynnik podziału KD, definiowany jako stosunek masy
substancji w równych objętościach fazy ruchomej i stacjonarnej.
masa substancji w jednostce objętości fazy stacjonarnej Cs
K D = masa substancji w jednostce objętości fazy ruchomej = Cm
BZP 3 21
Chromatografia
Efekt separacji
Efektem separacji jest graficzna
ilustracja w postaci chromatogramu.
Jest to wykres zależności wskazań
detektora od czasu lub objętości fazy
ruchomej.
Czas liczony od momentu
wprowadzania próbki do momentu
pojawienia się maksimum piku (czyli
maks. stężenia) to czas retencji ( tr ).
Całkowita objętość retencji (Vr) to
objętość fazy ruchomej potrzebnej do
wymycia danego składnika.
BZP 3 22
Badanie zanieczyszczeń pyłowych
Zanieczyszczenia pyłowe:
Analiza kilku właściwości:
Rodzaj - Skład chemiczny i mineralogiczny
Ilość (stężenie)
Skład ziarnowy pyłu
Zapalność, wybuchowość i
właściwości elektryczne
Higroskopijność
Wilgotność
Powierzchnia właściwa
Rezystywność
BZP 3 23
Badanie zanieczyszczeń pyłowych
Zanieczyszczenia pyłowe:
WYBRANE DEFINICJE
Gęstość pozorna - jest to stosunek
masy suchego materiału do
jego objętości łącznie porami.
Wilgotność - jest to zawartość
wilgoci w materiale; określa
Higroskopijność - jest to zdolność
się ją stosunkiem masy wody
materiału do wchłaniania wilgoci z
zawartej w materiale do masy
otaczającego go powietrza.
suchego materiału:
Materiały higroskopijne mają zwykle
podwyższoną wilgotność.
Powierzchnia właściwa - to wielkość powierzchni
zewnętrznej substancji stałej przeliczona na
Rezystywność (rezystancja
(najczęściej) jednostkę masy tej substancji.
właściwa) to miara oporu z
Najczęściej wyrażana jest w m2/g. Jest to jedna z
jakim materiał przeciwstawia
podstawowych miar właściwości adsorpcyjnych,
się przepływowi prądu
szczególnie w odniesieniu do adsorbentów.
elektrycznego.
BZP 3 24
Badanie zanieczyszczeń pyłowych
Badanie gęstości pyłu
Gęstość rzeczywista  stosunek masy substancji
tworzącej pył do rzeczywistej objętości, jaką
zajmuje ta masa (ziarna pyłu)
Znajomość gęstości:
Urządzenia
Urządzenia
odpylające
wentylacyjne
Analizy uziarnienia
Warunki
Warunki składowania
transportu
BZP 3 25
Badanie zanieczyszczeń pyłowych
Badanie gęstości pyłu
Gęstość pyłu oznacza się za pomocą piknometru cieczowego i zastosowaniu cieczy
łatwo zwilżającej ziarna pyłu i nie powodującej ich rozpuszczenia lub pęcznienia.
Procedura:
Przesianie pyłu do
R200
Wydzielenie trzech około 5 gramowych próbek
Wysuszenie w temp 378K (do momentu uzyskania stałej masy)
Do oznaczenia gęstości należy jeszcze określić objętość pyłu
(pikonometr)
BZP 3 26
Badanie zanieczyszczeń pyłowych
Badanie gęstości pyłu  procedura cd.
Ważenie pustego piknometru (waga elektroniczna) mo
Ważenie piknometru z woda destylowaną (waga elektroniczna) m1
Objętość suchego piknometru:
V0 = m1  m0 / rw
Po wyznaczeniu objętości do suchego piknometru wsypuje się próbkę pyłu i waży  m2
Następnie wypełnia się piknometr cieczą w ilości wystarczającej do przykrycia pyłu,
odgazowuje i ponownie waży  m3
Objętość próbki pyłu:
Vp = Vo  Vc = m1-m0/rw  m3-m2/rc
Gęstość pyłu jest stosunkiem jego masy do objętości
BZP 3 27
Badanie zanieczyszczeń pyłowych
Analiza uziarnienia
Analiza składu ziarnowego jest niezwykle istotna w ocenie stanu powietrza.
Skład ziarnowy  procentowy udział masowy poszczególnych klas ziarnowych.
Klasa ziarnowa  zbiór ziaren pyłu, których średnice zawierają się w pewnym
określonym przedziale.
Znajomość składu ziarnowego
Projekt, ocena, wybór urządzeń odpylających
Projekt i ocena urządzeń do transportu i magazynowania
Obliczanie zakresu rozprzestrzeniania się pyłu w atmosferze
Określenie opadu pyłu
BZP 3 28
Badanie zanieczyszczeń pyłowych
Analiza uziarnienia  metody
W zależności od rozmiarów ziaren pyłu:
Analiza bezpośrednia Analiza pośrednia
Metoda sitowa (>R60) metoda sedymentacyjna,
technika laserowa
Metoda sedymentacyjna  wykorzystanie różnic w prędkościach opadania pyłu (w
zależności od średnicy ziarna) w nieruchomej cieczy.
Zgodnie z prawem Stokesa:
u = 1/18 m (rp - r)gd2
przy czym
u = H/t
BZP 3 29
Badanie zanieczyszczeń pyłowych
Metoda radioizotopowa (radiometryczna)
uwagi
Typ Zakres stosowalności
Zalety Wady
Błąd pomiaru znacznie
Metoda szczególnie
wzrasta wraz ze wzrostem
przydatna do pomiaru
średnicy kanału pomiarowego.
przepływu mieszanin
Duży wpływ aktywności
W pomiarach koncentracji w charakteryzujących się dużą
z
ródła na wynik pomiaru, duża
zakresie 0,1�3,5 kg/kg. dyspersją ciała stałego.
aktywność  mniejszy błąd.
*Poprzez pośredni pomiar Brak redukcji średnicy
Czuła na spadek gęstości
natężenia strumienia możliwość kanału i brak ingerencji
nośnika.
bezinwazyjna
wyznaczenia prędkości mechanicznej w jego wnętrze.
Ostre rygory związane z
mieszaniny. Pomiar automatyczny,
bezpieczeństwem przy
Możliwość stosowania w nieduży koszt
pomiarze (szereg pozwoleń,
kanałach poziomych i i gabaryty miernika.
akredytacji, ciągły
pionowych. Stosunkowo niewielki błąd
monitoring z
ródła.
pomiaru.
Nieczuła na zmianę
Możliwość pomiaru
rozkładu koncentracji w
gęstości mieszaniny.
przewodzie.
BZP 3 30
Badanie zanieczyszczeń pyłowych
Metoda elektrostatyczna
uwagi
Typ Zakres stosowalności
Zalety Wady
Pomiar Y - zakres 0,01�0,2
Nieprzydatna w pomiarach
(0,5) kg/m3.
przy prędkości przepływu >30
*Możliwość pomiaru średniej Wysoka czułość na zmiany
m/s.
prędkości przepływu cząstek natężenia przepływu pyłu.
Wzrost błędu wraz ze
stałych. Brak redukcji kanału i brak
bezinwazyjna
zwiększaniem stałej czasowej
Zastosowanie zarówno w ingerencji w jego wnętrze.
pomiaru.
kanałach pionowych i Prosta budowa i możliwość
Wzrost błędu poprzez
poziomych. instalacji miernika na każdym
niepełne oddanie ładunku
Zastosowanie w kanałach o rurociągu.
statycznego przez cząstki
średnicy
płynące środkiem kanału.
D < 0,5 m.
BZP 3 31
Badanie zanieczyszczeń pyłowych
Metoda elektrostatyczna
Urządzenia pomiarowe wykorzystujące metodę
elektrostatyczną można podzielić na trzy grupy:
aparaty wyposażone w sondy umieszczane wewnątrz rurociągu
przepływowego,
aparaty z parą (lub jej wielokrotnością) sond płytkowych umieszczonych
symetrycznie na ściankach rurociągu,
aparaty wyposażone w zewnętrzną sondę cylindryczną (zwaną również
pierścieniową), która obejmuje na pewnej długości rurociąg transportowy.
BZP 3 32
Badanie zanieczyszczeń pyłowych
Metody optyczne
Typ Zakres stosowalności uwagi
W pomiarach mieszanin o
niskiej koncentracji fazy Bardzo droga i delikatna
Bezinwazyjna
Sprawdza się w pomiarze
rozproszonej. metoda, która nie znajduje jak
(LDV)
punktowym wartości prędkości
Przydatna w badaniu na razie zastosowania w
przepływu
elektrofiltrów oraz profili pomiarach przemysłowych
prędkości w kanałach
Stosowana w pomiarach Jedna z najtańszych metod Niska tolerancja na  skoki
Bezinwazyjna
przepływu z rozrzedzoną fazą pomiarowych. koncentracji.
(refleksyjna
stałą w zakresie Y 0,001�0,01 Brak redukcji kanału i brak Częste zabrudzanie
i
kg/m3 ingerencji w jego wnętrze. optycznych części miernika.
adsorbcyjna)
Zastosowanie zarówno w Idealna do pomiaru niskich Niedokładność aparatury
kanałach pionowych jak i koncentracji pyłu w gazach pomocniczej
poziomych odlotowych
BZP 3 33
Badanie zanieczyszczeń pyłowych
Metoda ultradz
więkowa
Typ Zakres stosowalności uwagi
Pomiar Y w szacunkowym
zakresie Wyłącznie pomiar
> 0,15 [kg/kg], wyłącznie dla niskiej i średniej
temperatur mieszanki < 60oC. Brak elementów koncentracji.
Przydatna w pomiarach zawężających przekrój Niska temperatura pracy
bezinwazyj
przepływów regularnych  przepływowy. przetworników.
na
ustalonych zazwyczaj tylko w Brak elementów Wrażliwość na zmiany
kanałach o przekroju wymagających stosowania prędkości przepływu.
kołowym. powietrza zdmuchowego Wymaga stosunkowo
*Możliwość pomiaru dużego odcinka prostego
prędkości przeważnie w rurociągu.
przyściennym rejonie kanału
W metodzie ultradz
więkowej mierzy się względne zmiany tłumienia sygnału ultradz
więkowego
przechodzącego przez przekrój poprzeczny rurociągu pyłowego. Koncentracja cząstek stałych
jest mierzona poprzez wykorzystanie zależności pomiędzy osiowym tłumieniem sygnału
akustycznego (zwykle na długości 1-2m), a koncentracją objętościową pyłu
BZP 3 34
Badanie zanieczyszczeń pyłowych
Metoda elektromagnetyczna
Typ Zakres stosowalności uwagi
Pomiar Y - zakres
Wysoka czułość na Nieprzydatna w
0,01�0,2 (0,5) kg/m3.
zmiany natężenia pomiarach przy prędkości
*Możliwość pomiaru
przepływu pyłu. przepływu >30 m/s.
średniej prędkości
Brak redukcji kanału i Wzrost błędu wraz ze
bezinwazy przepływu cząstek stałych.
brak ingerencji w jego zwiększaniem stałej
jna Zastosowanie zarówno
wnętrze. czasowej pomiaru.
w kanałach pionowych i
Prosta budowa i Wzrost błędu poprzez
poziomych.
możliwość instalacji niepełne oddanie ładunku
Zastosowanie w
miernika na każdym statycznego przez cząstki
kanałach o średnicy
rurociągu. płynące środkiem kanału.
D < 0,5 m.
Bezinwazyjny pomiar stężenia jest realizowany w oparciu o zjawisko tłumienia fali
elektromagnetycznej (w zakresie mikrofalowym) w pyłoprzewodzie. Stopień tłumienia fali
wracającej do odbiornika jest proporcjonalny do gęstości cząstek stałych (pyłu), a przesunięcie
częstotliwości fali spowodowane ruchem cząstek (zjawisko Dopplera) pozwala określić prędkość
tych cząstek
BZP 3 35
Badanie zanieczyszczeń pyłowych
Metoda pojemnościowa
Typ Zakres stosowalności uwagi
Wrażliwość na wibracje i
Metoda obarczona skomplikowany układ
Zastosowanie wyłącznie
bezinwazy błędem (<10%) przy pomiarowy, który w celu
w pomiarach przepływów o
jna pomiarze wysokich uniknięcia oddziaływań
wysokiej koncentracji
koncentracji zewnętrznych musi być
cząstek; Y >2 kg/kg
transportowych ekranowany
Względna przenikalność elektryczna cząstek stałych jest co najmniej dwukrotnie większa od
przenikalności powietrza, które zwykle pozostaje nośnikiem fazy stałej
w transporcie pneumatycznym. Tym samym zmiany koncentracji cząstek stałych powodują
zmiany wypadkowej stałej dielektrycznej powierzchni międzyelektrodowej kondensatora.
Ogólnie metoda pojemnościowa polega na modulacji pojemności kondensatora wskutek zmian
koncentracji (stężenia objętościowego) strumienia cząstek przepływających pomiędzy
elektrodami
BZP 3 36
Badanie zanieczyszczeń pyłowych
Zapylenie powietrza atmosferycznego jest jednym z zasadniczych parametrów
charakteryzujących stopień zanieczyszczenia
Zanieczyszczenia pyłowe:
Trzy zróżnicowane fazy
Faza emisji
Faza imisji (rozprzestrzeniania się)
Faza osiadania - sedymentacji
BZP 3 37
Badanie zanieczyszczeń pyłowych
Zanieczyszczenia pyłowe - EMISJA
CELE POMIARU
OCENA SKUTECZNOŚCI działania urządzeń odpylających
OKREŚLENIE PARAMETRÓW niezbędnych przy doborze urządzeń odpylających
OKREŚLENIE STOPNIA zapylenie przez dany zakład/emitor
BZP 3 38
Badanie zanieczyszczeń pyłowych
Pomiary emisji  bezpośrednia metoda ekstrakcyjna
Pomiary wielkości koncentracji, w których, podczas przepływu dwóch faz,
stosuje się pobór materiału stałego sondą aspiracyjną - noszą nazwę pomiaru
METOD
GRAWIMETRYCZN
.
układ do poboru próbki zapylonego gazu i pomiaruzapylenia
(układ główny pyłomierza)
BZP 3 39
Badanie zanieczyszczeń pyłowych
Pomiary emisji  bezpośrednia metoda ekstrakcyjna
ZASADA POMIARU
Punkty poboru
próbki
qms m 1
Y = =
qmg hCDt
KV DPV * rV
BZP 3 40
Badanie zanieczyszczeń pyłowych
Pomiary emisji  bezpośrednia metoda ekstrakcyjna
czynności wchodzące w skład pomiarów
Pomiar strumienia masy gazu płynącego kanałem
Zassanie za strumienia przepływającego gazu próbki zapylonego gazu
Pomiar strumienia masy zassanego gazu
Wydzielenie z zassanej próbki  zawartego w niej pyłu
Określenie masy pyłu  dalsza charakterystyka
BZP 3 41
Badanie zanieczyszczeń pyłowych
Pomiary emisji  bezpośrednia metoda ekstrakcyjna
warunki pomyślności pomiarów
Właściwy dobór miejsca poboru próbki
Właściwy dobór sondy aspiracyjnej i jej końcówki
Dopełnienie warunku izokinetyczności aspiracji
Dopełnienie warunku aspiracji osiowej
BZP 3 42
Badanie zanieczyszczeń pyłowych
Pomiary emisji  bezpośrednia metoda ekstrakcyjna
MIEJSCE POBORU PRÓBKI
Wymóg:
w pomiarach dokładnych i technicznych przekrój pomiarowy musi być
usytuowany na prostym, wolnym od zaburzeń odcinku kanału
Kanał na całej długości musi posiadać stałą średnicę wewnętrzną
Prosty odcinek musi mieć długość co najmniej 5 DH przed i 2 DH za przekrojem
pomiarowym.
BZP 3 43
Badanie zanieczyszczeń pyłowych
Pomiary emisji  bezpośrednia metoda ekstrakcyjna
MIEJSCE POBORU PRÓBKI
0,122
0,142
0,140
0,147
0,153
0,156
0,188 0,189
0,187 0,191
0,224 0,231
0,239
0,258
0,246
0,284
BZP 3 44
Badanie zanieczyszczeń pyłowych
Pomiary emisji  bezpośrednia metoda ekstrakcyjna
MIEJSCE POBORU PRÓBKI
0,053
0,052
0,052
0,054
0,053
0,053
0,053 0,052
0,052 0,052
0,053
0,053
0,054
0,053
0,053
0,054
BZP 3 45
Badanie zanieczyszczeń pyłowych
Pomiary emisji  bezpośrednia metoda ekstrakcyjna
IZOKINETYCZNOŚĆ
Dlaczego takie ważne ?
Niedotrzymanie warunku izokinetyczności prowadzi do grubych błędów w
końcowych wynikach
Współczynnik izokinetyczności  stosunek prędkości w sondzie do prędkości w
kanale
Pomiar uznany za poprawny gdy H = 0,95  1,1
BZP 3 46
Badanie zanieczyszczeń pyłowych
Pomiary emisji  bezpośrednia metoda ekstrakcyjna
IZOKINETYCZNOŚĆ
H = 1
Do sondy trafia reprezentatywny strumień mieszaniny pyłowo  powietrznej, a
skład frakcyjny nie ulega drastycznym zmianom.
H < 1
Do sondy trafia nie reprezentatywny strumień mieszaniny pyłowo  powietrznej,
a skład frakcyjny ulega zmianom, ponieważ do aparatu (sondy)  wpadają
mające większą energię kinetyczną grube cząstki, co poza tym zawyża wartość
wyznaczanego stężenia
H > 1
Do sondy trafia nie reprezentatywny strumień mieszaniny pyłowo  powietrznej,
a skład frakcyjny ulega zmianom, ponieważ do aparatu (sondy)  wpadają
drobne cząstki, co poza tym zaniża wartość wyznaczanego stężenia
BZP 3 47
Badanie zanieczyszczeń pyłowych
Metoda grawimetryczna - charakterystyka
uwagi
Metoda Typ Zakres stosowalności
Zalety Wady
Niedokładność średniej
Jednoczesny pomiar Y w
zakresie 0,01�0,6 kg/kg i (w) w wartości Y i V związana z
Nie wymaga kalibracji.
zakresie 3�35 m/s (w zależności
ograniczoną ilością punktów
Umożliwia  bezpośredni
od zastosowanej sondy).
pomiarowych
pomiar lokalnych wartości Y
Sprawdzona w pomiarach na
Wymaga długiego
i V.
odcinkach pionowych. Uznana za
prostego odcinka kanału
ekstrakcyjn Umożliwia zmierzenie
referencyjną dla pomiarów niskich
Grawimetryczna pomiarowego.
a koncentracji (emisji) pyłu. stopnia zawilgocenia
Ingerencja w przewód
Prowadzone są badania mające
mieszanki pyłowo 
powoduje lokalne straty
na celu ustalenie przydatności i
powietrznej
ciśnienia i zaburzenia
uznanie metody za referencyjną w
Zapewnia ocenę pracy
przepływu
pomiarach unosu pyłu.
układów przygotowania
Nieczuła na drastyczne
Pośrednio umożliwia realizacje
paliwa
analiz frakcyjnych zaaspirowanego zmiany prędkości przepływu
pyłu.
BZP 3 48