Образец задачи по расчету объема воздуха, необходимого для химического анализа и приведение его к нормальным условиям

Рассчитать, какой объем воздуха необходимо отобрать для определения паров брома, если чувствительность метода 0,002 мг, предельно допустимая разовая концентрация паров брома в производственном цеху предприятия 0,5 мг/м3 или 0,0005 мг/л. Общий объем поглощающего раствора составляет 4 мл, а для анализа берется 2 мл. Коэффициент, виражающий часть ГДК, подлежащую определению, равняется 0,5.

Температура воздуха в момент отбора пробы 20 С, атмосферное давление 750 мм рт.ст.

Расчет необходимого объема воздуха выполняется за формулой:

V₀ = ,

где: а - чувствительность метода использования (минимальное количество вещества в миллиграммах, которая определяется);

V - общий объем поглощающего раствора в мл;

K - общий коэффициент, который отображает часть предельно допустимой концентрации, которая подлежит определению (1, 1/3 и прочие);

Cо - предельно допустимая концентрация вещества в миллиграммах на 1 м3;

V1 - объем поглощающего раствора, взятый для анализа в мілілітрах.

Решение: V₀ = = = = 16 л.

Приведение взятых объемов воздуха в литрах к нормальным условиям выполняется за формулой Гей- Люсака: V₀ = V_t   ,

где V0 - объем воздуха в литрах приведен к нормальным условиям (00 С і 760 мм рт. ст.);

Vt - объем воздуха в литрах, отобранный при данной температуре и барометрическом давлении;

273 - коэффициент расширения газов;

Т - температура воздуха во время отбора пробы (0 С);

В - атмосферное давление во время отбора пробы, мм рт.ст.

С целью облегчения расчетов, значение составных формулы  находят в таблице 1.

Решение: V_o = V_t   = 16 л   = 16  0,932  0,987 = 14,72 л

Таблица 1.

Температура	273 (273 + Т)	Барометрическое давление,мм рт. ст.	В 760	Температура	273 (273 + Т)	Барометрическое давление,мм рт.ст.	В 760
- 4	1,015	741	0,975	16	0,945	761	1,00
- 3	1,011	742	0,976	17	0,941	762	1,00
- 2	1,007	743	0,978	18	0,938	763	1,00
-1	1,004	744	0,979	19	0,935	764	1,00
0	1,000	745	0,980	20	0,932	765	0,00
1	0,996	746	0,982	21	0,929	766	1,00
2	0,993	747	0,983	22	0,925	767	1,00
3	0,989	748	0,984	23	0,922	768	1,0
4	0,983	749	0,986	24	0,919	769	1,0
5	0,982	750	0,987	25	0,916	770	1,0
6	0,979	751	0,988	26	0,913	771	1,0
7	0,975	752	0,989	27	0,910	772	1,0
8	0,972	753	0,991	28	0,907	773	1,0
9	0,968	754	0,992	29	0,904	774	1,0
10	0,965	755	0,993	30	0,901	775	1,0
11	0,961	756	0,995	31	0,898	776	1,0
12	0,958	757	0,996	32	0,895	777	1,0
13	0,955	758	0,997	33	0,892	778	1,0
14	0,951	759	0,999	34	0,889	779	1,0
15	0,948	760	1,000	35	0,886	780	1,0

Коэффициенты для приведения объемов воздуха к нормальным условиям.

Приложение 2

Определение диоксида углерода в воздухе экспресс-методом Лунге-Цеккендорфа в модификации Д.В. Прохорова

Принцип метода основан на пропускании исследуемого воздуха через титрованный раствор углекислого натрия (или аммиака) в присутствии фенолфталеина. При этом происходит реакция Na₂CO₃+H₂O+CO₂=2NaHCO₃. Раствор фенолфталеина, который имеет розовую окраску в щелочной среде, после связывания CO₂ обесцвечивается (кислая среда).

Разведением 5,3 г химически чистого Na₂CO₃ в 100 мл дистиллированной воды готовят исходный раствор, к которому прибавляют 0,1% раствор фенолфталеина. Перед анализом готовят рабочий раствор разведением исходного раствора 2 мл до 10 мл дистиллированной водой.

Раствор переносят в склянку Дрекселя по Лунге-Цеккендорфу (рис. 11.1а) или в шприц Жанне по Прохорову (рис. 11.1б). В первом случае к длинной трубке склянки Дрекселя с утонченным носиком присоединяют резиновую грушу с клапаном или небольшим отверстием. Медленно сжимая и быстро отпуская грушу, продувают через раствор исследуемый воздух. После каждой продувки склянку встряхивают для полного поглощения CO₂ из порции воздуха. Во втором случае (по Прохорову) в шприц, наполненный 10 мл рабочего раствора соды с фенолфталеином, держа его вертикально, набирают порцию исследуемого воздуха. Затем энергичным встряхиванием (7-8 раз) воздух приводят в контакт с поглотителем, после чего воздух выталкивается и вместо него набирается одна за другой порции исследуемого воздуха до полного обесцвечивания раствора в шприце. Считают количество объемов (порций) воздуха, пошедших на обесцвечивание раствора. Анализ воздуха проводят в помещении и за пределами помещения (атмосферный воздух).

Результат рассчитывают по обратной пропорции на основании сопоставления количества израсходованных объемов (порций) груш или шприцев и концентрации CO₂ в атмосферном воздухе (0,04%) и в конкретном исследуемом помещении, где определяется концентрация СО₂. Например, в помещении израсходовано 10 объемов груш, или шприцев, на улице – 50 объемов. Отсюда, концентрация CO₂ в помещении = (0,04 x 50) : 10 = 0,2%.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) CO₂ в жилых помещениях разного назначения установленная в пределах 0,07-0,1%, в производственных помещениях, где CO₂ накапливается от технологического процесса, до 1-1,5%.

Приложение 3

Методика определения и гигиенической оценки показателей воздухообмена и вентиляции помещений

Воздух жилых помещений считается чистым, если концентрация CO₂ не превышает предельно допустимых концентраций – 0,07% (0,7‰) по Петтенкоферу или 0,1% (1,0‰) по Флюге.

На этом основании рассчитывается необходимый объем вентиляции – количество воздуха (в м³), которое должно поступать в помещение в течение 1 ч, чтобы концентрация CO₂ в воздухе не превысила предельно допустимых концентраций для данного вида помещений. Его рассчитывают по формуле:

V=

где: V – объем вентиляции, м³/час;

К – количество СО₂, выделяемое одним человеком за один час (в покое 21,6 л/ч; во сне – 16 л/ч; при выполнении работы разной тяжести – 30-40 л/ч);

n - количество людей в помещении;

Р – предельно допустимая концентрация СО₂ в промилле (0,7 или 1,0‰);

Р₁ – концентрация СО₂ в атмосферном воздухе в промилле (0,4‰).

При расчете количества СО₂, которое выделяет один человек за один час, выходят из того, что взрослый человек при легкой физической работе производит в течение 1 минуты 18 дыхательных движений с объемом каждого вдоха (выдоха) 0,5 л и, следовательно, в течение часа выдыхает 540 л воздуха (18 х 60 х 0,5 = 540).

Учитывая, что концентрация углекислого газа в выдыхаемом воздухе примерно 4% (3,4-4,7%), то общее количество выдыхаемого углекислого газа за пропорцией составит:

х = = 21,6 л/час

При физических нагрузках пропорционально их тяжести и интенсивности возрастает количество дыхательных движений, а потому возрастает и количество выдыхаемого СО₂ и необходимый объем вентиляции.

Необходимая кратность вентиляции – число, которое показывает, сколько раз в течение часа меняется воздух помещения, чтобы концентрация СО₂ не превышала предельно допустимых уровней.

Необходимую кратность вентиляции находят путем деления рассчитанного необходимого объема вентиляции на кубатуру помещения.

Фактический объем вентиляции находят путем определения площади вентиляционного отверстия и скорости движения воздуха в нем (фрамуга, форточка). При этом учитывают, что через поры стен, щели в окнах и двери в помещение проникает объем воздуха, близкий к кубатуре помещения и его нужно прибавить к объему, который проникает через вентиляционное отверстие.

Фактическую кратность вентиляции рассчитывают делением фактического объема вентиляции на кубатуру помещения.

Сопоставляя необходимые и фактические объемы и кратность вентиляции, оценивают эффективность обмена воздуха в помещении.

Приложение 4

Нормативы кратности обмена воздуха в помещениях разного назначения

Помещение	Кратность обмена воздуха, ч
	вытяжка	приток
СНиП 2.08. 02-89 – больничные помещения
Палата взрослых	80 м3 на 1 койку
Предродовая, перевязочная	1,5 раза/ч	2 раза/ч
Родовая, операционная, предоперационная	8 раз/ч
Послеродовая палата	80 м3 на 1 кровать
Палата для детей	80 м3 на 1 кровать
Бокс, полубокс	2,5 раза/ч в коридор	2,5 раза/ч
Кабинет врача	1 раз/ч	1 раз/ч
СНиП 2.08. 01-89 – жилые помещения
Жилая комната		3 м3/ч на 1 м2 площади
Кухня газифицирована		90 м3 /ч
Туалет, ванная комната		25 м3/ч
ДБН В. 2.2-3-97 – дома и сооружения учебных заведений
Класс, кабинет	16 м3 на 1 человека	1 раз/ч
Мастерская	20 м3 на 1 человека	1 раз/ч
Спортзал	80 м3 на 1 человека	1 раз/ч
Учительская		1,5 раз/ч

Необходимый объем и кратность вентиляции положены также в основу научного обоснования норм жилой площади. Учитывая, что при закрытых окнах и двери, как сказано выше, через поры стен, щели в окнах и двери в помещение проникает объем воздух, близкий к кубатуре помещения (т.е., его кратность равняется ~ 1 раз/час), а высота помещения в среднем равняется 3 м, норма площади на 1 человека составляет:

• по Флюге (ПДК СО₂=1‰)

S = = = 12 м²/человека.

• по Петтенкоферу (ПДК СО₂=0,7‰)

S = = 24 м²/человека.