نمونه برداری از ذرات معلق

نمونه برداری از ذرات معلق

نمونه برداری از ذرات معلق

نمونه برداری از ذرات معلق

Air Sampling for Particulates

 فرمت: Pdf       تعداد صفحات: 24

موضوعات:

  • نمونه برداری سایز انتخابی ذرات

  • نمونه برداری براساس فیلتراسیون

    • فیلترها
    • فیلترهای سلولزی کاغذی
    • فیلترهای فایبر گلاس
    • فیلترهای فایبر کوارتز
    • فیلترهای غشایی استر سلولزی
    • فیلترهای PVC
    • فیلترهای PTFE
    • فیلترهای غشای نقره ای
    • فیلترهای غشایی موئین – نوکلئوپور
    • فیلتر هولدر ( قاب فیلتر)
  • نمونه برداری بر اساس رسوب

    • الوترياتورها
    • نمونه بردارهای گریز از مرکز
    • رسوب دهنده الکترواستاتیک
    • رسوب دهنده حرارتی
  • نمونه برداری بر اساس برخورد

  • روشهای قرائت مستقیم در آنالیز ذرات هوابرد

    • وسایل قرائت مستقیم در اندازه گیری تراکم ذرات معلق
    • بررسی سایز ذرات
      • قطر مارتین
      • قطر فرت
      • قطر مساحت معادل
      • قطر آئرودینامیک
      • قطر استوک
      • قطر حجم معادل
      • قطر ترمودینامیکی
      • قطر پراکندگی نور معادل
    • وسایل قرائت مستقیم در اندازه گیری سایز ذرات معلق

به منظور نمونه برداری از آئروسل ها در محیط کار معمولا حجم مشخصی از هوا از یک وسیله جمع آوری کننده عبور داده می شود. پیشرفت تکنولوژی نمونه برداری ، درک بهتر رفتار ذرات در هوا و چگونگی نشست ذرات در سیستم تنفسی موجب پیشرفت متدهای نمونه برداری از ذرات شده است. از میان بسیاری خواص آئروسل ها که می تواند مورد ارزیابی قرار گیرد، متداولترین آنها تعیین جرم موجود در واحد حجم هوا (غلظت جرمی) و تعیین سایز ذرات می باشد. خواص سمی آئروسل ها و همچنین استانداردهای توصیه شده نیز معمولا در ارتباط با این دو خاصیت می باشند. مثال ساده از اندازه گیری جرم ذرات اندازه گیری تراکم گرد و غبار کلی هوا می باشد. در این روش همه ذرات صرف نظر از سایزشان جمع آوری شده و جداسازی ذرات در بخشهای مختلف انجام نمی شود. در مقابل، روش دیگر نمونه برداری بر اساس سایز انتخابی ذرات می باشد که ذرات را در بخشهای مختلف جداسازی می نماید.

توسط وین سنت مرور کاملی بر تئوری نمونه برداری سایز انتخابی ارائه شده است. چند نکته مهم که از تئوری وین سنت می توان نتیجه گرفت عبارتند از:

  • تمام نمونه برداری های ذرات در حقیقت بصورت سایز انتخابی هستند یعنی آنچه که نمونه بردار جمع آوری می کند دقیقا مشابه آن چیزی نیست که در هوای مورد نظر وجود دارد.
  • در فرآیند نمونه برداری افت های زیادی چه در قسمت خارجی و چه در قسمت داخلی نمونه بردار اتفاق می افتد.

راندمان نمونه برداری سایز انتخابی یک نمونه بردار پیچیده بوده و بستگی به عواملی چون وضعیت هندسی نمونه بردار و میزان نمونه برداری ، فلو در قسمت خارجی نمونه بردار (به عنوان مثال جابجائی، جریان آرام یا آشفته ، موقعیت نمونه بردار نسبت به فلوی خارجی) دارد.

اطلاع از تئوری نمونه بردار نه تنها می تواند در انتخاب یک نمونه بردار مفید باشد بلکه برای ارزیابی افت هایی که طی نمونه برداری پیش می آید به منظور در نظر گرفتن ضرایب تصحيح نیز مفید می باشد.

 

نمونه برداری سایز انتخابی ذرات

اندازه ذرات تاثیر زیادی در نحوه جایگزینی آنها در سیستم تنفسی داشته و محل جایگزینی ذرات غالبا تعیین کننده درجه خطر تماس با ذرات می باشد. بنابراین معیارهای بین المللی اخیر نمونه بردارهای سایز انتخابی را مورد توجه قرار می دهند. در این روش نمونه برداری از ذرات بر اساس نمونه برداری در سه بخش قابل استنشاق، توراسیک و قابل تنفس می باشد که در تعیین پتانسیل خطر تماسهای شغلی بسیار مفید است. یک نمونه بردار سایز انتخابی که دقیقا با این معیار منطبق باشد باید بتواند ذرات را در اندازه های مختلف و مطابق راندمانی که در شکل نشان داده شده جمع آوری نماید. در اینجا مهمترین روشهای نمونه برداری از ذرات و مکانیسم جمع آوری آنها مورد بحث قرار می گیرد.

راندمان جمع آوری در نمونه برداری با سایز انتخابی

راندمان جمع آوری در نمونه برداری با سایز انتخابی

شکل ۱: راندمان جمع آوری در نمونه برداری با سایز انتخابی

(بر اساس معیارهای ACGIH/ISO/CEN)

 

3- نمونه برداری براساس فیلتراسیون

فیلتراسیون یا استفاده از صافی های مناسب یکی از متداولترین روشهای نمونه برداری از ذرات معلق می باشد. فیلتراسیون علاوه بر نمونه برداری آئروسل ها، در حفاظت سیستم تنفسی، کنترل آلودگی هوا و بازیافت مواد با ارزش نیز کاربرد دارد. همچنین فیلترها اگر به معرفهای خاصی آغشته شوند می توانند برای جمع آوری بخارات مانند ایزوسیاناتها بکار روند. نمونه های جمع آوری شده روی فیلترها را می توان به روشهای مختلفی مورد تجزیه قرار داده، غلظت جرمی، تعداد، شکل و اندازه ذرات، ترکیب شیمیایی, رادیو اکتیویته و پتانسیل خطرات بیولوژیکی آنها را مورد مطالعه قرار داد. ساده ترین مدار نمونه برداری به روش فیلتراسیون شامل وسایل زیر می باشد:

  • فيلتر مناسب
  • فیلتر هولدر (نگهدارنده فیلتر)
  • پمپ نمونه برداری هوا
  • وسیله تعیین میزان جریان هوا ( فلومتر)
  • لوله های رابط (از جنس مناسب مانند تفلون و یا تایگون که حتی المقدور کوتاه بوده و محلهای اتصال هیچگونه نشتی نداشته باشد)
  • پایه و گیره برای نمونه برداریهای محیطی

 

۳-۱ فیلترها

فیلترها در انواع مختلفی ساخته و ارائه شده اند. انتخاب نوع فیلتر بستگی به نوع ذرات ، خصوصیات شیمیایی و فیزیکی آنها ، نوع نمونه بردار و روش آنالیز نمونه دارد. همچنین شناخت خصوصیات فیلترها نیز در انتخاب فیلتر مناسب موثر می باشد. مهمترین خصوصیات یک فیلتر عبارتند از جنس و ترکیب فیلتر، اندازه منافذ فيلتر، افت فشار فیلتر، ظرفیت جمع آوری آن و همچنین تاثیر رطوبت و حرارت روی فیلتر می باشد. مکانیسمهای مختلفی در جمع آوری ذرات توسط فیلترها موثر می باشند. مهمترین این مکانیسمها برخورد، جلو گیری ، انتشار و رسوب می باشد (شکل۲).

مکانیسم های موثر در جمع آوری ذرات توسط فیلتراسیون

مکانیسم های موثر در جمع آوری ذرات توسط فیلتراسیون

شکل ۲: مکانیسم های موثر در جمع آوری ذرات توسط فیلتراسیون

A جلو گیری ،B انتشار و C برخورد

 

فیلترها از مواد مختلف و با تکنیکهای متفاوتی ساخته می شوند. دو نوع اصلی فیلترها که در نمونه بی آئروسل ها استفاده می شود فیلترهای فیبری و فیلترهای غشائی می باشد. خصوصیات جمع آوری در هر یک از این فیلترها متفاوت است. فیلترهای فیبری از الیاف مختلف بصورت فشرده ساخته شده اند. این فیلترها معمولا از موادی مانند سلولز، شیشه و کوارتز ساخته می شوند. فیلترهای غشایی از موادی مانند استرهای سلولز، پلی وینیل کلراید (PVC) ، پلی تترا فلوئورو اتیلن PTFE و بطور کلی موادی که ایجاد یک ساختمان مولکولی خلل و فرج دار با اندازه مشخص می نماید ساخته می شوند. فیلترهای غشایی دارای راندمان بالا بوده و کاربرد بسیار زیادی در نمونه برداری از آئروسل های محیط کار دارند. بطور کلی راندمان فیلترهای غشایی بستگی به پورسایز آنها داشته که حدودا بین ۱۰- 0.1 میکرومتر متغیر است. در مقایسه با فیلترهای فیبری فیلترهای غشایی بطور کلی افت فشار بیشتری داشته در نتیجه ظرفیت نمونه برداری کمتری دارند. همچنین این فیلترها در بررسی های میکروسکوپی ذرات کاربرد زیادی دارند. انواع مختلف فیلترها عبارتند از:

  • فیلترهای سلولزی Cellulose fiber filter
  • فیلترهای فایبر گلاس Glass fiber filter
  • فیلترهای فایبر کوارتز Quartz fiber filter
  • فیلترهای غشایی استر سلولزی Cellulose-cester membrane filter
  • فیلترهای PVC Polyvinyl chloride
  • فیلترهای PTFE Polytetra fluore ethylene
  • فیلترهای غشایی نقره ای
  • فیلترهای غشایی موئین – نوکلئوپور

در اینجا خصوصیات هر یک از این فیلترها بطور مختصر مورد بررسی قرار می گیرد

 

1-1-3 فیلترهای سلولزی کاغذی

این فیلترها از سلولز خالص تهیه شده و در اندازه های متنوعی وجود دارند. حجم خاکستر این فیلترها کم بوده، قدرت کشش زیادی داشته و نسبتا ارزان هستند. مهمترین عیب این فیلترها جذب رطوبت و افت فشار زیاد در هنگام نمونه برداری می باشد.

 

2-1-3 فیلترهای فایبر گلاس

این فیلترها به دلیل داشتن افت فشار کم جریان هوای ثابتی را طی نمونه برداری تامین نموده و ظرفیت نمونه برداری بالایی دارند. فیلترهای فایبر گلاس مقاومت حرارتی مناسبی داشته و در مقابل اغلب آلاینده ها واکنش پذیری کمی دارند. ولی فیلترهای فایبر گلاس و بطور کلی فیلترهای فیبری راندمان مناسبی برای جمع آوری ذرات زیر میکرون ندارند. فیلترهای فایبر گلاس به دو صورت باند شده و بدون باند وجود دارند.

فیلتر فایبر گلاس برای نمونه برداری از حشره کشها کاربرد دارد. مثلا برای نمونه برداری از حشره کش-D  ۲،۴ فیلتر فایبر گلاس توصیه شده است. از فیلترهای فایبر گلاس همچنین برای نمونه برداری از آئروسل های محیطی با فلوی بالا استفاده می شود. فیلترهای مورد استفاده برای نمونه برداریهای محیطی بزرگتر بوده و غالبا بصورت ورقه های

۱۰×۸ اینچ ساخته می شوند. در صورتیکه فیلترهایی که در بهداشت حرفه ای استفاده می شوند معمولا در اندازه های کوچک با قطر ۲۵ و ۳۷ میلی متری وجود دارند.

 

۳-۱ -۳ فیلترهای فایبر کوارتز

این فیلترها از فیبرهای کوارتز ساخته شده و برای نمونه برداریهای محیطی با حجم بالا از آنها استفاده می شود. بزرگترین محدودیت این فیلترها شکنندگی آنهاست.

 

4-1-3 فیلترهای غشایی استر سلولزی

این فیلترها شامل فیلترهای استر نیترات، استر استات و استرهای مخلوط می باشند. فیلترهای استر نیترات با حل کردن سلولز در مخلوطی از اتر، اتانل، اتیل استات و آمیل الكل تهیه می شوند. فیلترهای استر استات نسبت به فلوی بالا و تبادلات شیمیایی مقاوم بوده و خاصیت بی اثر بودن این فیلترها بیش از استرهای سلولزی مخلوط است. فیلترهای استر سلولزی مخلوط ((MCE ترکیبی از مواد سازنده استراستات و استر نیترات هستند. این فیلترها به آسانی در اسید حل شده و می توان از آنها برای جمع آوری فلزات استفاده نموده و به روش جذب اتمی مورد آنالیز قرار داد. پورسایز این فیلترها بطور معمول 0.۴۵ و 0.۸ میکرون (میکرومتر) می باشد به طور کلى راندمان فیلترهای ممبران بستگی به پورسایز آنها دارد. ولی باید دقت نمود که پورسایز در مواردی می تواند یک عامل گمراه کننده باشد. برای مثال فیلتر استر سلولزی مخلوط با پور سایز ۵ میکرومتر دارای راندمان بیشتر از ۹۸ ٪ برای ذرات حدود یک میکرومتر و کمتر از آن می باشد و همان فیلتر با پورسایز 8 میکرومتر دارای راندمان بیشتر از ۹۲ ٪ برای جمع آوری ذرات فوق می باشد.

 

5-1-3 فیلترهای PVC

این فیلترها از پلی وینیل کلراید ساخته شده و برای نمونه برداری از آئروسل هایی مانند گرد و غبارهای آزار دهنده ، سیلیس و اکسید روی استفاده می شود. فیلتر P.V.C در حلال استن براحتی حل می شود. این فیلترها قدرت مکانیکی ضعیفی داشته و قطرات مایع باعث جمع شدن فیلتر می شود.

 

6-1-3 فیلترهای PTFE

این فیلترها از پلی تترا فلورو اتیلن ساخته شده و در پورسایزهای متفاوتی (۱ و ۲ و ۳ میکرومتر) وجود دارند. از این فیلترها برای نمونه برداری از حشره کشها، ذرات قلیایی و برخی ترکیبات دیگر استفاده می شود.

 

7-1-3 فسلترهای غشای نقره ای

در ساخت این فیلترها از ترکیب فلز نقره استفاده شده است. سطح این فیلترها در حضور آئروسل های مایع  مسدود نشده بنابراین می توان از آنها برای نمونه برداری از آئروسل های مایع استفاده نمود. این فیلترها برای تجزیه کوارتز به روش پراش اشعه X مناسب هستند.

8-1-3 فیلترهای غشایی موئین نوکلئوپور

هر چند این فیلترها مانند فیلترهای غشایی هستند ولی دارای ساختمان متفاوت با تخللهای استوانه ای با سایز و توزیع یکنواخت می باشند. فیلترهای غشایی موئین از پلی کربنات یا پلی استر ساخته می شوند. این فیلترها به نام نوکلئوپور نیز شناخته می شوند زیرا برای دستیابی به پورسایز مناسب، منافذ این فیلترها از طریق بمباران نوترونی و توسط حکاکی شیمیایی ایجاد می شود. این فیلترها شفاف بوده و دارای رنگ سبز می باشند. این فیلترها ضخیم بوده و دارای استحکام زیاد، پایداری شیمیایی و حرارتی خوبی خوبی نیز می باشند. این فیلترها افت فشار زیادی داشته و ظرفیت نمونه برداری آنها کم است. دارای قابلیت شارژ استاتیک هستند که می تواند در بدام افتادن ذرات و نگهداشتن آنها موثر باشد. مزیت مهم این فیلترها شفاف بودن آن مناسب بودن برای بررسی ذرات به طریقه میکروسکوپی می باشد. به عنوان مثال این فیلترها برای نمونه برداری آزبست و آنالیز به روش میکروسکوپی عبور الكتروني ( TEM) توصیه شده اند.

ادامه مطلب را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید.

 

 

  • هرگونه سوالی در رابطه با نمونه برداری از ذرات معلق داشتید در نظرات ثبت کنید تا بررسی شود.

    هر مطلبی لازم داشتید, کافیه سفارش دهید تا در سایت قرار گیرد.

 

حتما بخوانید:

جزوه نمونه برداری دکتر قربانی

پاورپوینت روش ها و وسایل نمونه برداری آلاینده های هوا

⇐  روشهای نمونه برداری از بیوآئروسل ها

خط مشی نمونه برداری از هوا

نمونه برداری از آئرسول ها در محيط کار

 

نمونه برداری از ذرات معلق
رتبه 5 از بین 1 رای

متولد آذر 1369. کارشناس بهداشت حرفه اي ناپیوسته از دانشگاه علوم پزشکی کرمانشاه می باشم. باتوجه به پراکندگی موضوعات تصمیم به راه اندازی این سایت گرفته ام و در این راستا به یاری همه مهندسین نیازمندم. انشا... بتوانیم به کمک همه، سایت پر محتوایی برای همکاران داشته باشیم.
با عضویت در خبرنامه ایمیلی جدیدترین مطالب را در ایمیل تان دریافت کنید. اعضاء خبرنامه و صفحات اجتماعی ACGIH از امکانات ویژه ای برخوردار خواهند شد !!! تعداد افراد فیدبرنر
0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟
در گفتگو ها شرکت کنید.

دیدگاهتان را بنویسید