شرح وسایل نمونه برداری

مقدمه :

شیوه های نمونه برداری : دو شیوه اصلی برای نمونه برداری و جمع آوری آلاینده های هوا برد وجود دارد که شامل نمونه برداری فعال یا دینامیک و نمونه برداری پسیو یا غیر فعال می باشد در روش اول ، از یک حرکت دهنده هوا استفاده می شود ( پمپ ) و حجم معینی از هوا در فشار و درجه حرارت معین از روی جاذب استفاده می شود . در روش دوم از هیچ گونه پمپ یا به حرکت در آورنده هوا استفاده نمی شود . در این روش آلاینده های هوا برد بر اساس پدیده انتشار به درون نمونه بردار وارد شده و به دام می افتد .

 


هدف استفاده از وسایل نمونه برداری  :

نمونه برداری از مواد آلاینده هوای محیط کار جهت اندازه گیری مقدار آن و بررسی های بعدی

 

انواع نمونه گیرها :

فیلترها و انواع هولدرهای آن – ایمپکتور ها – ایمپینجرها – سیکلونها – بابلرهای متخلخل – کیسه های نمونه برداری – لوله های زغال فعال

 

1 - ) فیلترها :

انواع فیلترها : فیلتر های  آ) الیاف سلولزی ، ب) گلاس فایبر ،

ج) الیاف مخلوط ، د) غشایی ، و) نوکلئوپور

 

 

آ) فیلترهای سلولزی : اغلب فیلترهایی که در این گروه قرار می گیرند از آزمایشگاه شیمی برای جداسازی مواد جامد از مایع استفاده می شود .حجم خاکستر

 آنها کم است و ضخامت آنها کمتر از25/0 میلی متر است ارزان قیمت بوده و

در اندازه های مختلف یافت می شوند .از جمله معایب آن جذب زیاد رطوبت است آنها را برای تجزیه نا مناسب می سازد

ب) فیلتر های گلاس فایبر : نسبت به فیلتر های نوع قبل گران تر بوده و دارای قدرت مکانیکی  کمتری هستند . از جمله محاسن آن عبارت است از جذب کم رطوبت ، تحمل دمای بالا، راندمان جمع آوری بالا ، واکنش پذیری کم و در نمونه برداری در حجم های بالا از آن استفاده می شود . یکی از معایب آن نیز این است که حاوی سیلیس بوده و برای تعیین سیلیس آزاد نمی توان از آن استفاده نمود .

پ) فیلتر های الیاف مخلوط : شامل فیلتر های مخلوط سلولز ، آزبست ، سلولز- گلاس و گلاس – آزبست می باشند . فیلتر این گروه جایی که بالا بودن راندمان جمع آوری و پایین بودن افت فشار اهمیت دارد ( نظیر وسایل تصفیه کننده هوا ) کاربرد زیادی یافته اند .

ت) فیلتر های پلاستیکی : متداول ترین انواع آن فیلتر Micro sorban   است که از الیاف پلی استیرن که قطر کمتر از یک میکرون دارد ساخته شده است . قدرت مکانیکی پایینی دارد ولی می بایست توسط یک شبکه نگه دارنده که در زیر آن قرار می گیرد حمایت شوند .

ث) فیلتر های غشایی : جایی که نمی توان از فیلترهای الیافی استفاده کرد از این فیلترها استفاده می کنند . غشاهای آلی از تشکیل یک ژل حاصل  از کلوئید آلی ساخته می شود . ژل را به صورت لایه ای نازک حدود 15 میکرون که دارای منافذ یکنواخت و یکسانی است در می آورند . و به عنوان فیلتر استفاده می کنند . فیلتر های غشایی از جنس سلولزاستراست ،و کاربرد زیادی در نمونه برداری از هوا دارند . اخیرا فیلتر های غشایی از جنس سلولزی تری استات ، نایلون ، اکریلونیتریل ، تفلون و نقره ساخته شده است .

ج) فیلترهای نوکلئوپور: مشابه فیلتر های غشایی اند ، زیرا منافذ آنها یکسان و یکنواخت است . منافذ این فیلترها استوانه ای شکل است و بر سطح فیلتر عمود هستند . جاذب آب نیستند و از این رو می توان از آنها برای تجزیه به روش وزنی استفاده کرد . ساختار پلی کربناته این فیلترها محکم بوده و بنابراین هنگام استفاده از آنها نیازی به تکیه گاه برای فیلتر نیست . در این فیلترها بررسی میکروسکوپِی نیز امکان پذیر است .

چگونگی انتخاب هولدر ( نگه دارنده ی فیلتر ) برای فیلترهای متفاوت بر حسب :

 اندازه فیلتر : برای استفاده از فیلتر می بایست از نوع مناسبی از نگه دارنده استفاده کرد . فیلترها در ابعاد متنوعی اند اما برخی از آنها تنها در یک اندازه ساخته می شوند .

 


خصوصیات مکانیکی فیلترها : بعضی از نگه دارنده های فیلتر را تنها می توان برای فیلترهایی که قدرت بالایی دارند استفاده کرد . یک فیلتر محکم را می توان در نگه دارنده ی فیلتر ساده بدون صفحه ی تکیه گاه نهاد و مورد استفاده قرار داد . فیلترهای نرم نظیر فایبرگلاس و یا غشایی نیازمند نگه دارنده ای هستند که دارای صفحه تکیه گاه است تا از شکستگی فیلتر جلو گیری شود .

 

 

 

 

 2- ) ایمپکتورها : اصطلاح ایمپکتور به گروهی از وسایل جمع آوری کننده آئروسول ها اطلاق می شود که در آنها برخورد ذرات به یک سطح مکانیسم اصلی جمع آوری است . برخورد ذرات به سطح به آن علت اتفاق می افتد که ذرات به سب دارا بودن اینرسی از خط جریان هوا منحرف شده و از آن پیروی نمی کند . برخورد زمانی ایجاد می شود که جریان هوا در مسیر عبور خود به سطح سختی می رسد و آن را دور می زند ذرات به خاطر دارا بودن اینرسی از مسیر جریان پیروی نکرده و به سطح برخورد می کنند و به دام می افتند  .هوای حاوی ذرات از نازل عبور کرده و به صفحه جمع آوری کننده برخورد می کنند ( این صفحه عمود بر محور نازل می باشد) . جریان هوا در چنین وسیله ای خطی است و ذرات در نازل شتاب می گیرند و سرعت یکسان و یکنواخت به دست می آورد . در خروجی نازل جریان هوا منحرف می شود . ذرات درشت به سطح برخورد کرده و به دام می افتد . ذرات ریزتر که اینرسی کافی را نداشته اند از جریان هوا پیروی کرده و مانع را دور میزنند این وسیله برای تعیین غلظت اندازه ذرات ساخته شده است واز یک سری چهار یا شش تایی جت هوا تشکیل شده است که بر صفحاتی عمود می باشند . روزنه جت ها به طور متوالی کوچکتر شده و

این امر باعث می شود که ذراتی که

 اندازه های مختلفی دارند بر روی صفحات جداگانه ای جمع آوری شوند .

 ذرات درشت تر بر روی صفحه اول و ذرات ریزتر به ترتیب کاهش قطر بر روی صفحات بعدی قرار می گیرند . نمونه های جمع آوری شده به کمک میکروسکوپ شمارش شده و یا وزن ذرات ته نشین شده برروی صفحات سنجش و حتی به روشهای شیمیایی تجزیه تعیین مقدار می گردند . عملکرد ایمپکتور ها به جهت جریان فاصله روزنه از صفحه برخورد ، شکل نازل ،و و ذره دارد .

 


3-) ایمپینجرها ( بطری های گاز شوی ساده ) : این ظروف یکی از پر مصرف ترین وسایل نمونه برداری از هوای آلوده به شمار آمده و متشکل از بطری های شیشه ای با اندازه های جاذب قرار دارد و تقریبا تا انتهای ظرف ادامه دارد وارد جاذب گشته و پس از عبور از درون جاذب ، از مجرای خروج ، خارج می گردد . عبور اجباری هوا  از درون جاذب موجب می گردد که هوا ، گازها و بخارات همراه خود را در آن به جای گذارد. این بطری ها از نظر

 اندازه به سه نوع دیده می شوند : ایمپینجر بزرگ ( گرین بورگ اسمیت ) ،

 متوسط ( مید جت ایمپینجر ) ، و کوچک ( میکرو ایمپینجر ) .

آ - ایمپینجر بزرگ : این ایمپینجر طرح اصلی و اولیه ایمپینجر است که جهت جمع آوری گرد و غبارطراحی گردید اما پس از مدتی به طور گسترده برای جمع آوری فیوم ها و بخارات به کار گرفته شد . حجم این ایمپینجر 500 میلی لیتر است .

ب – ایمپینجر متوسط : این وسیله یکی از پر مصرف ترین وسایل نمونه برداری محسوب می شود . اگر چه طرح اولیه این وسیله جهت نمونه برداری آئروسول ها بوده اما امروزه بیشتر جهت نمونه برداری از گاز ها و بخارات کاربرد دارد . حجم این ایمپینجر 300 میلی لیتر است . این وسیله کوچک جهت نمونه برداری از منطقه تنفسی مناسب می باشد و توسط کارگر قابل حمل است .

4-) سیکلون ها : سیکلون ها از مهمترین وسایلی هستند که بر اساس خاصیت

گریز از مرکز به جمع آوری ذرات می پردازند . این وسیله و مکانیسم آن

 یکی از موثرترین روش های نمونه برداری است و به همین دلیل در

مقیاس صنعتی به طور وسیعی مورد استفاده قرار می گیرد. سیکلون ها به

 صورت پلاستیکی و آلومینیومی می باشند که اندازه های کوچک آن برای

 نمونه برداری و اندازه های بزرگ آن برای پلاک سازی هوای محیط مورد

 استفاده قرار می گیرد . سیکلون ها مخروط ناقص فلزی یا پلاستیکی است که

هوای حاوی ذرات از روزنه ای در آن وارد شده و پس از حرکت مارپیچ به

 


 طرف پایین ، سرانجام به واسطه تغییر مسیر در انتهای سیکلون از قسمت

بالای آن خارج می شود . هنگام چرخش هوا در سیکلون ، ذرات درشت

( غیر قابل استنشاق ) به دلیل نیروی گریز از مرکز از جریان هوا جدا شده و در قسمت پایین وسیله جمع می شوند . ذرات ریزتر ( قابل استنشاق ) نیز همراه جریان هوا به طرف مجرای خروجی حرکت کرده و در صورت قرار دادن فیلتر

 در مسیر جریان هوا ،بر روی فیلتر به دام می افتد . از مزایای این وسیله

نمونه برداری می توان به قیمت مناسب ، سهولت استفاده ، بی نیازی به مواد

خاص و عدم احتمال ورود مجدد ذرات به جریان هوا اشاره کرد .

 

 

 

5-) بابلرهای متخلخل : در این بطری ها لوله ورودی هوا در انتها به صورت یک بستر شیشه ای با سطح متخلخل درآمده و این امر باعث می گردد که هوای وارده از سطح متخلخل گذشته ایجاد حباب های بسیار ریزی نماید که در نتیجه سطح تماس گاز یا بخار را با محلول جاذب افزایش می دهند به همین دلیل بابلرهای متخلخل   نسبت به بطری های ساده از کارآیی بالاتری برخورداند قابل ذکر است که روزنه های متخلخل در درجات مختلف ریز، متوسط ، درشت و بسیار درشت ساخته شده اند .

 هر چه دانه های بستر ریزتر باشد مدت زمان تماس آلاینده با محلول بیشتر

 و افت فشار نیز بیشتر خواهد شد . هنگامی که تعداد بطری های نمونه گیر بابلر به صورت دوتایی به هم وصل شوند طول مسافتی که هوای داخل محلول جاذب طی می کند بیشتر و در نتیجه هوای آلوده بیشتری جذب می گردد .

 

6-) کیسه هوا :

 

 

این کیسه در اندازه ها، جنس ها و شکل های مختلف یافت می شوند و از محاسن آنها می توان به سبکی ، غیر قابل شکستن و قیمت ارزان اشاره کرد . کیسه های نمونه برداری از حجم های 250 میلی لیتر تا 250 لیتر موجود است این کیسه ها با جنس های مختلف شامل پلی استر ، تفلون ، تدلار و یا دیگر فلوروکربن ها یافت می شوند .به منظور نمونه برداری از آلاینده ها ی موجود در هوای محیط کار تنها کافی است که حجم مورد نظر از هوای محیط کار توسط پمپ (دستی یا الکتریکی ) به درون کیسه منتقل می شود . از امتیازات کیسه نمونه برداری آن است که برای خروج هوا از آن احتیاجی به مکنده یا ابزار ویژه ای نیست . نکات زیر در مورد استفاده از کیسه ها باید

 رعایت شود :

·        بررسی نشت کیسه ها

·        برای نمونه برداری از مواد بسیار واکنش پذیر نباید استفاده شود

·        حداکثر 80 % ظرفیت کیسه ها را می توان جهت نمونه برداری مورد استفاده قرار داد

وسایلی که توسط آنها کیسه های هوا پر می شوند عبارتند از پمپ نمونه برداری فردی ، سرنگ های تزریقی و استفاده از چمبرنمونه برداری .

 6-) لوله زغال فعال : لوله های نمونه برداری کربن فعال به اشکال و اندازه های مختلف ساخته شده اند . لوله ی پیشنهادی NIOSH دارای

 7 سانتی متر طول و6 سانتی متر قطر است . کربن فعال در لوله ها

 به دو قسمت تقسیم می شوند و بین دو قسمت یک بخش 2 میلی متری با کف اوره تال پر شده است . مقدار کربن فعال 100 میلی گرم است که به دو قسمت 50 میلی گرمی تقسیم می شود .

                                                                                                           

 

 

 

نتیجه گیری :

·        وسایل نمونه گیر مختلف هر کدام بسته به شرایط نمونه برداری و نوع نمونه مورد استفاده قرار می گیرند.

·        از کیسه های نمونه برداری نباید برای نمونه برداری گرد و غبار و سایر آئروسل ها استفاده کرد .

·        در بابلر های متخلخل هر چه دانه های بستر ریزتر باشد مدت زمان تماس آلاینده با محلول بیشتر و افت فشار نیز بیشتر می شود .

·        کربن فعال دارای ظرفیت بیشتری برای جذب و نگه داری گازها و بخارات هواست.

 

Cyclonic separation

From Wikipedia, the free encyclopedia

 

A Cyclone Separator

Cyclonic separation is a method of removing particulates from an air (or gas) stream, without the use of filters, through vortex separation. Rotational effects and gravity are used to separate mixtures of solids and fluids.

A high speed rotating air-flow is established within a cylindrical or conical container called a cyclone. Air flows in a spiral pattern, beginning at the top (wide end) of the cyclone and ending at the bottom (narrow) end before exiting the cyclone in a straight stream through the center of the cyclone and out the top. Larger (denser) particles in the rotating air stream have too much inertia to follow the tight curve of the air stream and strike the outside wall, falling then to the bottom of the cyclone where they can be removed. In a conical system, as the rotating air-flow moves towards the narrow end of the cyclone the rotational radius of the air stream is reduced, separating smaller and smaller particles from the air stream. The cyclone geometry, together with air flow rate, defines the cut point of the cyclone. This is the size of particle that will be removed from the air stream with a 50% efficiency. Particles larger than the cut point will be removed with a greater efficiency, and smaller particles with a lower efficiency.

Large scale cyclones are used in saw mills to remove sawdust from extracted air. Cyclones are also used in oil refineries to separate oils and gases, and in the cement industry as components of kiln preheaters.

Smaller cyclones are used to separate airborne particles for analysis. Some are small enough to be worn clipped to clothing and are used to separate respirable particles for later analysis.

Analogous devices for separating particles or solids from liquids are called hydrocyclones or hydroclones.

They may also be used to separate solid wastes in wastewater treatment.

 

 

درجه بندی سیکلون

یک درجه بندی سیکلون ) جداسازی سیکلون یک روش حرکت دادن ذرات از هوای ( یا گاز ) جاری بدون استفاده از فیلتر است ، اگرچه جریان پیچش جداشود .تاثیرات دورانی و شتاب در جداسازی مخلوط جامدات و مایعات استفاده شوند.

یک چرخش سریع جریان هوا داخل یک سیلیندر یا مخزن مخروطی شکل که سیکلون نامیده می شود تشکیل می شود .جریان های هوا در یک الگوی پیچشی  در بالای سیکلون ( گشاد ) آغاز می شوند و در پایین ( باریک) پایان می یابد قبل از پایان ، سیکلون در یک مسیر مستقیم از میان مرکز سیکلون و خروجی بالای آن هوا را خارج می کند . ذرات بزرگتر ( متراکم ) در هوای جاری دورانی مقدار زیادی اینرسی دارند که در یک منحنی بسته از هوای جاری و امتداد دیواره بیرونی جریان می یابند  شیب پایین سیکلون مکانی است که آنها می توانند حرکت کنند . در یک سیستم مخروطی شکل ، ذرات خیلی کوچک جدا از هم همانطور که جریان هوای دورانی در راستای قسمت تحتانی باریک سیکلون حرکت می کند شعاع دورانی هوای جاری کاهش می یابد

 سیکلون هندسی : با جریان هوای برجسته ، به معنای برش مرکزی سیکلون است . این سایز، از ذرات که از هوای جاری با راندمان 50% حرکت می کند ، می باشد. ذرات بزرگتر از برش مرکزی توسط یک راندمان بیشتر ، وذرات کوچکتر با یک راندمان کمتر حرکت می کنند.

سیکلون های بزرگتر در کارخانه ی چوب بری برای به حرکت درآوردن گرد چوب و به بیرون راندن هوا استفاده می شود . سیکلون ها همچنین در پالایشگاهای نفت برای جدا کردن نفت ها و گاز ها کاربرد دارند، ودر صنعت سیمان در کوره های گرم کننده برای ترکیب ذرات استفاده می شود .

سیکلون های کوچکتر در جدا کردن ذرات هوابرد و برای آنالیز استفاده می شوند. بعضی به اندازه ی کافی کوچک هستند وفرسوده می شوند و برای جداسازی ذرات قابل تنفس برای آنالیز  های بعدی بکار برده می شود .

وسایل مشابه برای جدا کردن ذرات یا جامدات از مایعات ، هیدروسیکلون ها یا هیدرو کلون ها نامیده می شوند .

آنها ممکن است برای جدا کردن فضولات جامد در آب فاضلاب نیز استفاده می شود.

۱۳٩٠/٢/۱٥ساعت ٩:٢٦ ‎ب.ظ توسط حمیدرضا نظرات ()
تگ ها: