文档介绍：该【烟气颗粒浓度检测 】是由【niupai11】上传分享，文档一共【5】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【烟气颗粒浓度检测 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。烟气颗粒物浓度检测技术在大气环境、工农业生产领域发挥十分重要的作用,选题合理。
请尽快确定课题完成方式,完善相关技术路线,开展课题调研论证工作。80
烟气颗粒浓度检测
背景
大气是人类生存所必需的环境,大气质量直接关系到人类的生活。在人类经济、生产活动发展、科技进步的同时,大量的能源燃烧生成的烟尘、工业生产散发的废气被排放到大气系统中,影响了大气环境的质量,进而影响生态、气候、健康等多个方面,直接威胁到人类的生活质量,对人类的生存环境造成了严重的破坏。近些年伴随着人类社会的发展,这一情况愈发明显,人们在科技进步的同时,为了人类与环境的和谐相处、实现可持续发展,开始越来越多的关注对大气环境的保护,其中重要的一个方面就是工业、农业、医学、科研等领域排放烟气中所含有的污染物的检测和控制。烟气对人体健康的危害程度与微粒的大小及其组成有关。颗粒直径小于100um的称为总悬浮颗粒物(TSP);颗粒直径小于10um的称为可吸入颗粒物(PM10);()。颗粒直径越小,在空气中悬浮的时间越长,进入人体肺部之后停滞在肺部及支气管中的比例越大,危害也就越大。大于10um的微粒可以排出体外;大于5um的微粒会在鼻部受阻,无法进入呼吸道;-,随后被绒毛所清除;,进入肺部附着在肺壁细胞的组织中,有些还会被血液吸收。这些颗粒物会引发上呼吸道感染、支气管炎、气喘、肺炎、肺气肿、心脏病等多种疾病。烟气除了对人体的呼吸系统有害外,由于微粒存在孔隙能粘附SO2、NO2等有毒物质或苯丙花等致癌物质,因而会对人体的健康造成更大的危害。
随着工业技术的发展,生产加工精度要求的提高,工业生产对生产环境的洁净程度要求也越来越高,特别在微电子、超精密加工、化工等生产领域,空气中颗粒物的浓度直接影响到生产结果;石油化工需要催化剂,催化剂颗粒过小会影响产品的质量,颗粒过大将会造成浪费,所以需要对投放催化剂的浓度和颗粒直径进行控制;在化工和医学等领域例如细胞核生长等活动也涉及到与颗粒物浓度监测相关的课题。
烟气颗粒物浓度检测常用技术
颗粒物是指燃料或其他物质燃烧、合成、分解以及各种物料在处理中所产生的悬浮于液体和烟气中的固体和液体颗粒状物质。对于固态颗粒,为了准确描述颗粒物的影响,在对大气颗粒物的研究中制定了大气颗粒物浓度的指标,规定大气颗粒物的浓度指标分为个数浓度、质量浓度、相对质量浓度。
颗粒物质量浓度的测量在大气颗粒物研究中使用最多,所以其测定方法的研究得到了更加充分的重视。基于各种原理的测定的方法很多,经常使用的方法有滤膜称重法、光散射法、压电晶体法、电荷法、B射线吸收法以及最近几年发展起来的微量振荡天平法等等。上述颗粒物质量或相对质量浓度的各测量方法利用的是颗粒物不同的性质与质量直接或间接的关系,具有各自的优点及缺点。
(1) 滤膜称重法
滤膜称重法是颗粒物质量浓度测定的基本方法。以规定的流量采样,将空气中的颗粒物捕集于高性能滤膜上,称量滤膜采样前后的质量,由其质量差求得捕集的粉尘质量,其与采样空气量之比即为粉尘的质量浓度。仪器主要由采样仪、分析天平等组成。根据所用的采样仪的流量大小不同,将采样仪分为大流量(lm3/min以上)、中流量(100L/min左右)和小流量(10〜30L/min)三种,在选用采样仪时,应考虑他们之间的可比性,一般以大流量采样仪作比较。称重法单独或配合切割器可测量TSP(总悬浮颗粒)、PM10(颗粒直径小于10um)、(),称重法测定颗粒物质量浓度时需要的时间一般较长(3〜24h)。滤膜称重法测定的是颗粒物的绝对质量浓度,其优点是原理简单,测定数据可靠,测量不受颗粒物形状、大小、颜色等的影响;但在测定过程中,存在操作烦琐、费时、采样仪笨重、噪声大等缺点,并且不能立即给出测试结果。
(2) 光散射式测量仪
光散射式测量仪测量质量浓度的原理和光散射式粒子计数器的原理类似,建立在微粒的Mie散射理论基础上。光通过颗粒物质时,如果颗粒尺寸数量级与所使用的光波长相等或较大,光散射是光能衰减的主要形式。光散射数字测尘仪包括光源、聚焦透镜、探测器、放大器、分析电路及显示器等部分。由光源发出的光线照射在颗粒物上产生散射,此散射光通过
聚焦透镜到达探测器上,探测器把感受到的光信号转换成电信号,经过放大和分析电路,可
以计测脉冲的发生量,即可得到以每分钟脉冲数CPM)表示的相对浓度。当颗粒物性质一定时,可以通过称重法先求出CPM与mg/m3的转换系数K,根据K值将CPM值直接转换、显示为质量浓度(mg/m3)。光散射数字测尘仪的光源有可见光(如P-5L型光散射测尘仪)、激光(如LD-1型激光粉尘仪)及红外线等,配合切割器,可以用来测量PM10、。光散射测尘仪属浮游测定法,可以实时在线监测空气中颗粒物的浓度。根据颗粒物性质预先设K值,可以现场直接显示质量浓度(mg/m3),体积小,重量轻,操作简便,噪音低,稳定性好,可直读测定结果,可以存储以及输出电信号实现自动控制,适于公共场所及生产现场和大气质量监测中使用。
(3)压电晶体法
压电晶体法(又称压电晶体频差法)采用石英谐振器为测量敏感元件,其工作原理是使空气以恒定流量通过切割器,进入由高压放电针和微量石英谐振器组成的静电采样器,在高压电晕放电的作用下,气流中的颗粒物全部沉降于测量谐振器的电极表面上,因电极上增加了颗粒物的质量,其振荡频率发生变化,根据频率变化可测定可吸人颗粒物的质量浓度,石英谐振器相当于一个超微量天平。压电晶体法仪器可以实现实时在线检测。石英谐振器对其表面质量的变化十分敏感,使用一段时间后需要清洁。利用此原理的大气监测仪一般装备于环境监测自动站。
(4)B射线吸收法
B射线吸收式测量仪的工作原理是:B射线在通过颗粒物时会被吸收,当能量恒定时,
B射线的吸收量与颗粒物的质量成正比。测量时,经过切割器,将颗粒物捕集在滤膜上,通过测量B射线的透过强度,即可计算出空气中颗粒物浓度。仪器可以间断测量,也可以进行自动连续测量,粉尘对B射线的吸收与气溶胶的种类、粒径、形状、颜色和化学组成等无关,只与粒子的质量有关。B射线是由C14射线源产生的低能射线,安全耐用,其半衰期可达数千年,十分稳定。
5)微量振荡天平法
微量振荡天平法(TEOM法,英文名称TaperedElementOscillatingMicrobalance),是近年发展起来的颗粒物浓度测量方法,由美国R&P公司研制,符合美国EPA标准,测量原理是基于专利技术的锥形元件振荡微量天平,此锥形元件于其自然频率下振荡,振荡频率由振荡器件的物理特性、参加振荡的滤膜质量和沉积在滤膜上的颗粒物质量决定。仪器通过采样泵和质量流量计,使环境空气以一恒定的流量通过采样滤膜,颗粒物则沉积在滤膜上。测量出一定间隔时间前后的两个振荡频率,就能计算出在这一段时间里收集在滤膜上颗粒物的质量,再除以流过滤膜的空气的总体积,得到这段时间内空气中颗粒物的平均浓度。在大气自动监测系统中,美国R&P公司的RP1400a测尘仪用于实时连续监测空气中颗粒物的浓度,其测量精度和实时性是传统方法所无法比拟的。配以不同的切割器,、PM10和TSP。仪器每2秒测量一次滤膜的振荡频率,、1、8、24h的平均浓度。但该仪器在测量时受温度、湿度影响较大,应特别注意。
(6)电荷法
电荷法的检测原理是当烟道或烟囱内粉尘经过应用耦合技术的探头时,探头接收到来自于粉尘颗粒对探头的撞击、摩擦和静电感应的电荷。由于安装在烟道上探头的表面积与烟道的截面积相比非常小,大部分接收到的电荷是由于粒子流经过探头附近所引起的静电感应而形成。排放浓度越高,感应、摩擦和撞击所产生的静电荷就越强。电荷法技术包括直流耦合与交流耦合技术两种。电荷法属于浮游测定法,可以实现现场在线监测。目前国内应用比较普遍的烟尘在线监测系统主要有:采用交流耦合技术的澳大利亚GOYEN(高原)公司的EMS6型,采用直流耦合技术的英国CODEL公司的MonoGard型。由于不同的颗粒材料会产生不同的感应、摩擦电流,此类设备必需在安装后进行标定。
参考文献
MichaelB,CarmenA,TeresaIF,eral,Airpollutionandretainedparticlesinthelung[J],
EnvironmentalHealthPerspectives,2001,109(10):1039~1043
张大年,城市大气可吸入颗粒物的研究,上海环境科学[J],1999,18(4):154~157
李霖峰,尹王保,王金来等,光后向散射式烟尘在线测量样机的研制[J],光学仪器,2008,
30(2):80~84
[4] 胡澄,基于MIE散射理论的粉尘浓度测量研究,[硕士学位论文],苏州;苏州大学,2007
[5] 杨书申,邵龙义,龚铁强等,大气颗粒物浓度检测技术及其发展[J],北京工业职业技术学院学报,4(1):36~39
[6] White,.,Macias,.,Nininger,,Size-resolvedmeasurementoflightscatteringbyambientparticlesinthesouthwesternUSA[J],AtmosphericEnvironment,1994,28(5):909~921
[7] 于晓,光散射颗粒物浓度测量仪特征参数的标定方法研究,[硕士学位论文],南京,南京理工大学,2007