Многоступенчатый импактор для весового дисперсионного анализа аэрозолей Советский патент 1984 года по МПК G01N15/02 

со

:о

f1

Изобретение относится к контрольно-измерительным приборам и может быть использовано в компрессоростроении, теплоэнергетической, химической и других отраслях промышленности для дисперсного анализа аэрозолей жидких веществ, в том числе и водных тумано

Измерение водных туманов сопряжено со значительными трудностями изза того, что капли воды, особенно высокодисперсные, быстро испаряются, а весовой анализ вообще невозможен без принятия мер, предотвращающих испарение.

Известно устройство для фиксации капель в капельном потоке, в котором капли воды осаждаются в вазелиновое масло для предохранения их от испарения С 1 3.

Наиболее близким к предлагаемому является многоступенчатый импактор для весового дисперсного анализа аэрозолей, содержащий несколько послдовательно установленных ступеней, состоящих из разгонных сопел и расположенных против них поверхностей осаждения С2.

Недостатками этого устройства являются ограниченная область применения и низкая точность измерения жидких частиц, поскольку это устройство предназначено для анализа твердых частиц. Удержание на поверхностях осаждения жидких частиц в количестве, достаточном для весового анализа в них затруднено. Анализ водных туманов невозможен, так как вода испаряетея при извлечении поверхностей осадения для взвешивания.

Цель изобретения - расширение области применения за счет обеспечения возможности анализа водных аэрозолей и повышение точности анализа путем увеличения количества накопленного осадка жидких частиц.

Указанная цель достигается тем, что в многоступенчатом импакторе для весового дисперсного анализа аэрозолей, содержащем несколько послдовательно установленных ступеней, состоящих из разгонных сопел и расположенных против них поверхностей осаждения, поверхности осаждения выполнены из микропористого материала, содержащего безводную соль, способную образовывать кристаллогидраты

В качестве безводной соли используют безводную сернокислую медь или безводный углекислый натрий.

192

Жидкие частицы, осаждаясь на подложках импактора, впитываются микропористым материалом, что исключает возможность их сдувания, а частицы воды химически связьшаются безводной солью, образуя кристаллогидраты, предотвращая их испарение при извлечении подложек из импактора для взвешивания.

На фиг.1 показан предложенньй импактор, разрез; на фиг.2 - осадительная подложка, разГрез; на фиг..З зависимости изменения веса подложек во времени после осаждения на них капе.ль воды в ступенях импактора, где по оси абсцисс отложено текущее время, мин, .по оси ординат - привес покрытия подложек (отношение массы активного вещества подложки (безводной соли) с осажденной водой к его массе до осаждения).

Импактор (фиг.1) состоит из нескольких ступеней инерционного осаждения, каждая из которых содержит разгонное сопло 1 и установленную против него осадительную подложку 2. На выходе установлен аналитический фильтр 3. Все ступени прибора размещены в цилиндрическом корпусе 4 и поджимаются крышкой 5 посредством накидной скобы 6 и упорного винта 7. Пробоотборная трубка 8, установленная на трубопроводе с измеряемой средой, служит для подачи аэрозоля через трехходовой кран 9 на ступени осаждения компактора, трубка 10 для вывода газа из компактора.

Осадйтельная подложка (фиг.2) представляет собой кювету 11, заполненную микропористым материалом 12, содержащим .безводную соль, способную образовывать кристаллогидраты.

Кривые 13-15 соответствуют подложкам, содержащим сульфат меди, кривые 16 и 17 - содержащим карбонат натрия (фиг.З).

При измерении водных туманов предлагается заполнять кювету подложки микропористым материалом, содержащим безводную соль, например сульфат меди (Cu504) или карбонат натрия ( ) . При осаждении капелек воды на такую подложку они немедленно впитываются и химически связываются, образуя кристаллогидраты. Так, сульфат меди, реагируя с водой, образует медный купорос CuSO . , a карбонат натрия воду - IHjO . Как известно, вода из кристаллогидратов при комнатной температуре в заметных количествах не теряется неограниченно долго, что дает возможность точно определять количество диспергированной воды, осевшей на подложках ступеней импактора, взвешиванием. Микропористое покрытие, содержащее сульфат меди, изготавливают сле дующим образом. Тонкоразмолотьй порошок медного купороса смешивают с 10-30% неорганического связующего вещества, напр мер известью, гипсом, каолином размешивают с добавлением воды до тестообразного состояния. Полученно смесью заполняют кювету, подложки и высушивают при комнатной температуре. Затем для удаления кристаллизационной воды подложки помещают в сушильный шкаф и вьщерживают 1-2ч при 80-120 С. На подложке образуется прочный микропористый слой, содержащий 80-90% активного вещества частично обезвоженного сульфата мед (смеси bos04 НзО и ЗН.О ). Покрытие, содержащее карбонат натрия, не требует добавления связзпощих веществ. Тонкоразмолотым порошком безводного карбоната натрия (кальцинированной соды) заполняется кювета подложки, слегка упло няется, покрывается влажной фильтро Бальной бумагой и сдавливается. Без водный карбонат натрия, реагируя с дой, образует твердое и прочное пок тие. Дпя удаления кристаллизационно воды подложки прокаливают в сушильном шкафу при 200-250 С в течение часа. Прочность покрытия после прокаливания не изменяется, но приобретает микропористость. Как видно из фиг.З, предл-агаемые покрытия хорошо связывают воду, и она не испаряется длительное время. Быстрое изменение относительной массы в начальный период времени на кривых 13 и 16 указывает на то, что на подложку было нанесено избыточное количество воды. Установившееся значение относительной массы на этих кривых соответствует предельной поглощательной способности (влагоемкости) этих покрытий, которое не следует превышать для проведения точных изм рений. Покрытие, содержащее сульфат меди, способно связать воду в количестве до 28% от веса покрытия (установившееся значение кривой 13).Покрытие,содержащее карбонат натрия, обладает меньшей влагоемкостью - оно способно связать воду в количестве не более 8,5% от веса покрытия (установившееся значение кривой 16). Покрытия, содержащие сульфат меди, кроме капельной влаги, могут поглощать некоторое количество вода|, находящееся в газе в виде пара, что необходимо и вполне возможно учитывать при измерениях экспериментальньм или расчетным путем. Покрытие из карбоната натрия практически не поглощает пары воды - пренебрежимо мало изменяет вес при обдувании влажным воздухом, не содержащим капельной влаги.

ff

фи8.1

fpuf.Z

1 .МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ HMHAKTOiP ДЛЯ ВЕСОВОГО ЛИСПЕРСИОННОГО АНАЛИЗА АЭРОЗОЛЕЙ, содержащий несколько последовательно установленных ступеней, состоящих из разгонных сопел .я расположенных против них поверхностей осаждения, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения возможности анализа водных азрозолей и повышения точности анализа путем увеличения количества накопленного осадка жидких частиц, поверхности осаждения выполнены из микропористого материала, содержащего безводную соль, способную образовывать кристалло гидраты 2. Импактор по П.1, отличающийся тем, что в качестве безводной соли использ от безводную i сернокислую медь или безводный углекислый натрий. (Л