氣溶膠粒度分布采樣器

當今氣溶（róng）膠對人體健康的（de）潛在影響，已愈來愈受到重視，因而對各種空（kōng）氣（qì）汙染（rǎn）的采樣監測（cè）就更加（jiā）迫切，空氣中粒子的數量及（jí）其大小（xiǎo）分（fèn）布乃是評價其危害（hài）的兩個不可缺少（shǎo）的指標。TW-QW8氣溶膠粒度分布采樣器可同時（shí）測（cè）定兩參數，而且捕獲率高、結構牢固、性能穩定、使用方便。

一、氣溶膠粒度分布采樣器用途

TW-QW8氣溶膠粒度分布采樣器是一種多級（jí）多孔聯級式撞擊器，用作測量空氣中各種固體和液體粒子的大小分布情況和總（zǒng）的含量程度（dù）。可廣泛用於環（huán）境保護、勞動衛生、大氣科（kē）學等部門作氣溶膠含量及其大小分布的采樣監（jiān）測以及有關科研教學部門作氣溶膠的采樣研究，為評價空氣環境汙染的危害及其治理措施提供（gòng）科學依據。

二、氣溶膠粒度（dù）分布采樣器工作原理

TW-QW8氣溶膠粒度分布采樣器模擬人體呼（hū）吸道的解（jiě）剖結構及其空氣動力學特征，采（cǎi）用慣性撞擊原理，將懸浮在空氣中的粒子按其空氣動（dòng）力學等效直徑的大小，分別收集在各級采集板（bǎn）上，然後通過稱重或其它物理化（huà）學的方法進行分析，以評價環境氣溶膠對人（rén）體健（jiàn）康的危害程度。  

圖1  采（cǎi）樣器模擬人類呼吸（xī）係統

圖（tú）1給出（chū）不同（tóng）空氣動力（lì）學等效直徑的粒子在人體呼吸係統中的沉降部位（wèi），采（cǎi）樣器的設計盡可能模擬這一特（tè）性。慣性撞擊原理早在五十年代就已經提出來了。圖（tú）2給出一個噴孔附近粒（lì）子運動軌跡的示意圖。在一定的氣流速度時，一些慣性較大的粒子（zǐ）將撞擊到采（cǎi）集板上，而那些慣性較小的粒（lì）子則隨氣流繞行而進入下（xià）一級，在噴孔的幾何尺寸和（hé）氣流速（sù）度一定的（de）條件下，不同空氣動力學等效直徑的粒子其（qí）撞擊概率是不同的，其特性可用（yòng）撞（zhuàng）擊效率曲線，一般常用撞擊效率為50%的直徑值（zhí）作為這（zhè）一級撞擊器的截斷直徑，並假設空氣動力（lì）學等效直徑大於截斷直徑的粒子將被100%地撞擊（jī）。

圖2  粒子運動（dòng）軌跡示意圖

三、氣（qì）溶膠粒（lì）度分布采樣器（qì）結構

整套儀器由撞擊器（qì）、采集板、前分離器、主機（流量計）及三腳架組成。

1、撞（zhuàng）擊器  撞擊器是由八級帶有微小噴孔（kǒng）的（de）鋁合金圓盤及一級過濾（lǜ）器構成，圓（yuán）盤下方放采集板，圓盤之間（jiān）用膠（jiāo）圈密封，用底座上（shàng）三個彈簧掛鉤把九級圓盤固定在（zài）一起。圓盤上環形排列（liè）精密的噴孔，當空氣進入采樣口後，氣流速度逐級（jí）增高，不同大小的粒子按（àn）空（kōng）氣動力特（tè）征（zhēng）分別撞（zhuàng）擊在相（xiàng）應的采集板上，每級收集到粒子大小範圍（wéi）取決於該級的噴孔（kǒng）速（sù）度（dù）和上（shàng）級的截擋狀況。沒被收集（jí）的粒子隨著板（bǎn）邊周圍的氣流進入下（xià）一級，以此類推，一直（zhí）加速到足（zú）以（yǐ）被撞擊為止。

第8級是備用過濾器，可裝Φ80mm的濾（lǜ）膜，通常使用玻璃纖維濾膜，沒有收集到的亞微（wēi）米粒子被（bèi）濾膜捕獲。

每級有（yǒu）一（yī）個可裝卸的不鏽鋼采集板，第 0、1級的采集板在中心部位有φ22.5mm的孔，可使氣流從中心（xīn）通過。

2、前分離器  在含有大於10μm粒子的環境（jìng）中采（cǎi）樣，必須使用前分離器，以便防止（zhǐ）粒子反彈和重複輸送（sòng），如果不使用前分離器，對於較大的粒（lì）子就會產（chǎn）生明顯（xiǎn）的誤差。前分離器是一個進氣管和三個（gè）出氣管的撞擊室。這種設計能大大降低渦流（liú），並且收集到幾克重粒（lì）子的情況下也不過載。

使用前分離器時，用前分離器取代（dài）撞擊（jī）器上部（bù）的進氣口，用三個彈簧掛鉤固定在撞（zhuàng）擊器上，無需再作調節。

3、主機  28.3L/min采樣流量由一個連續運轉的抽氣機提供，由流量調節旋鈕的控製采樣流量，玻璃轉子（zǐ）流量計指示流量。

四、氣溶膠（jiāo）粒（lì）度分布（bù）采樣器技術性（xìng）能

1、捕獲率：100﹪

2、采集粒子範圍（wéi）

3、采樣流（liú）量：28.3L/min（可調）

4、電源： AC:220V

5、功率：35W

6、重量：5kg (撞（zhuàng）擊器1.5kg  前分離器0.4kg  主機3kg )

7、體積： 撞（zhuàng）擊器φ98mm×212mm     前分離器φ89mm×80mm

      主機200mm×150mm×125mm

五、氣溶膠粒（lì）度分布采樣器使用方法

（一（yī））流量校正

TW-QW8氣溶膠粒度（dù）分布采樣器的（de）標（biāo）準采樣流量是28.3 L/min，采樣前（qián）校正好（hǎo）流（liú）量。

1、必（bì）須（xū）保證（zhèng）圓盤孔眼通暢，按順序裝配好撞擊（jī）器，注意放好各級（jí）間密（mì）封圈，掛上三個彈簧掛鉤。

2、用橡膠管（guǎn）連接撞擊器出氣口→主機進氣口。取下撞擊器（qì）進氣口上蓋。

3、主機（jī）接上電（diàn）源，按下主機上“電源（yuán）開關”，調節“流量調節”旋鈕，使流量計的轉（zhuǎn）子（zǐ）穩定（dìng）在28.3L/min。

（二）清洗處理

1、用中性洗滌劑（jì）溫水清洗撞擊器和采集板，最好用（yòng）超聲波（bō）清洗，以除去噴孔的（de）塞物。清洗後擦幹或用無（wú）毛紙巾吸幹。

2、用手拿撞擊盤和采集板的邊緣，不要讓皮膚油脂沾到噴孔和采集麵上。

3、檢查各級噴孔，若發生堵塞，用電吹（chuī）風或便攜的氟利昂槍去清潔噴孔，或用備用細針輕輕清除，決不可用硬質物件處理，以保證噴孔的精確度。

4、準備好φ80mm玻璃纖維濾膜（mó）（7片/次），及中心位置開孔（kǒng）（φ22.5mm）的玻璃纖維濾膜（2片/次）。可采（cǎi）用其它采集襯墊物如纖維素、鋁箔、維（wéi）尼龍等材（cái）料。　　

（三）現場采樣

1、將三腳架支開（kāi）並鎖緊，把三（sān）腳架頂（dǐng）部的圓盤調至水平，撞擊器放置在圓盤上，主機放在桌上或地上，用橡膠（jiāo）管（guǎn）連接撞擊器出氣口→主機進氣口。

2、將撞擊器三個彈簧掛鉤拉下，取下各級撞擊（jī）盤，把φ80mm的玻璃纖維濾膜，放（fàng）入第八（bā）級（jí）過濾器中，把0型圈壓在濾膜上。

3、依次（cì）放入不鏽（xiù）鋼采集（jí）板，采集板安放在三個凸起有槽口的定位塊上，以防止活動。第0、1級的采集板中心位置有φ22.5mm的孔。

4、把（bǎ）φ80mm的玻璃纖維濾膜（mó）放入不（bú）鏽鋼（gāng）采集板內，表麵必須同采（cǎi）集板彎（wān）邊頂部一平，以保持噴孔與采集麵的距離（lí）。第0、1級采集板上的（de）濾膜中心有圓孔。

5、也可將不鏽鋼采集板底麵朝上放置（zhì），底麵塗抹矽（guī）油或真空脂進行采樣。

6、把頂部的進氣口或者前分離（lí）器安裝就位，掛上（shàng）三個彈簧掛鉤。

7、取下進氣口上蓋，啟動主機進行采樣。可用配備的定（dìng）時器設定采樣時間。

8、采樣完畢，記錄采樣時間，取出采集板和濾膜，注意順序和編好號碼（mǎ），以備重量分析或化學檢（jiǎn）測。

六、 氣溶膠（jiāo）粒度分（fèn）布（bù）采樣器結果分析（采樣數據（jù）說（shuō）明）

1、確定撞擊器各級濾膜的重量變化。

2、把各級（jí）稱重變化加起來，以獲得所采集的粒子總稱重。

3、采樣（yàng）流量：28.3L/min（可調）

4、把粒子密度看作是1.0g/cm3，這樣可以按等效氣溶膠（jiāo）直徑報告粒（lì）子大小（xiǎo）。

注（zhù）意：把前分離器（qì）部分加到0級層，這兩部分（fèn）之和大於0級的Dp50。前分離器並沒（méi）有提（tí）供規格的截擋尺寸，但是它（tā）能防止粒子回彈和（hé）重複輸送，從而使撞擊器有效地工作。

5、利用（yòng）圖1，選擇各級粒（lì）徑範圍的最小值，該值代表（biǎo）每級有效截擋直（zhí）徑        （ECD）。 圖3也能獲得這個ECD。

6、把結（jié）果繪製在概率對（duì）數紙上，縱軸坐標是ECD值，而橫軸坐標是小於稱重範圍的累積百分比值（圖4）。

7、假設一個對數的正常狀態粒子檢測分布，那麽粒子檢測重量的標準偏重 

無論（lùn）如何這兩個標準偏差都（dōu）是不等的（de）（就像在（zài）雙峰分布中所表示的那樣），因此（cǐ）不（bú）能（néng）用直線表示檢測大小的分布（實際上不是常對數分布）。表（biǎo）示標準偏差的（de）最好（hǎo）方法是：σg=（84.13% 直徑÷15.87%直徑）1/2。

通常粒子（zǐ）大（dà）小數據應以圖表表示，而很少報告平均直徑和標準（zhǔn）稱重偏差。由於把ECD和累積（jī）百分比繪（huì）製在概率對數紙上，所以（yǐ）任何規格範圍的粒子含（hán）量都能確定出來。

8、從表1和圖4可以看（kàn）出，這（zhè）種假設的樣品，大約97%是可以呼吸的（＜7μm）,它的平均直徑是2.0μm，標準重量偏差是1.9μm。

七、TW-QW8型氣溶膠粒度（dù）分布采樣器示意圖

 表1  數（shù）據介紹

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