Лабораторные методы определения фракционного состава пыли

Для определения дисперсности пыли используют следующие методы:

1) Ситовый анализ – разделение частиц на фракции путем последова­тельного просеивания навески пыли через лабораторные сита с от­верстиями различных размеров. Применяют для исследования пыли, в которой масса частиц мельче 100 мкм составляет не более 10%.

2) Седиментометрия – разделение навески пыли на фракции путем ее осаждения в жидкой среде (жидкостная седиментация).

3) Микроскопирование — рассмотрение пылевых частиц с помощью оп­тического или электронного микроскопа, определение формы час­тиц, их размера и количества по фракциям. Запыленный фильтр из материала ФПП-15 подвергают воздействию паров ацетона. Мате­риал фильтра расплавляется, образуя прозрачную пленку, и фикси­рует частицы пыли. Метод не пригоден для приготовления препа­рата пылей, взаимодействующих с растворителем. Размеры пылевых частиц измеряют с помощью окулярной микрометрической линейки микроскопа. Дисперсный состав пыли на­ходят, измеряя частицы и определяя количество частиц каждой фракции. Метод микроскопии используется в ос­новном при выполнении научных ис­следований. Для ряда видов пыли он является единственно возможным.

4) Центробежная сепарация – разделение пыли на фракции с помощью центро­бежной силы в специальном аппарате. Фракции отделяются последовательно от исследуемой навески под действием центробежной силы, которая в сотни больше силы тяжести, на использова­нии которой основан метод седиментометрии. Благодаря этому время выпол­нения анализа методом центробежной сепарации значительно сокращается.

5) С помощью каскадных импакторов (струйные сепа­раторы) (рис. 4). Принцип действия струйного сепаратора основан на инер­ционном осаждении взвешенных час­тиц на плоскую поверхность в резуль­тате резкого изменения направления движения запыленного потока с последующим определением массы частиц, осевших на эту поверхность. Струя за­пыленного газа просасывается через несколько последовательно установ­ленных в корпусе сепаратора сопел с расположенными против них экранами (ловушками). Диаметры сопел по ходу газового потока уменьшаются, а ско­рость выхода потока из них соответ­ственно увеличивается. На каждой последующей ловушке улавливаются все более тонкие частицы. Наличие связи между размерами осаждаю­щихся частиц и скоростью газа позволяет судить о дисперсности пыли.

С целью унификации методов обработки анализов дисперсного (фракционного) состава аэрозолей (пыли) используют единую шкалу размеров частиц. По ГОСТ 8032-84 рекомендуют основные ряды предпочтительных чисел со следующими знаменателями:

для ряда R5 – (10)^1/5 = 1,5849  1,6;

для ряда R10 – (10)^1/10 = 1,2589  1,25;

для ряда R20 – (10)^1/20 = 1,1220  1,12;

для ряда R40 – (10)^1/40 = 1,0593  1,06.

Для дисперсионного анализа используют обычно ряд R10 со следующей шкалой размеров частиц с границами фракций:

11,31,622,53,2456,38101316202532406380100 мкм и т.д.

Порядок выполнения лабораторной работы

1. Получить у преподавателя вариант дисперсного состава пыли аналогично примеру, приведенному в таблице 1. (см. Приложение 1)

2. Первый вариант определения параметров, характеризующие дисперсный состав пыли. На миллиметровке построить графики распределения общей массы частиц пыли по фракциям m (d_i) и массовой доли частиц пыли для фракций менее заданного размера m (d) – по т.н. «полным проходам» (см. таблицу 1, формулу (1.1), рис. 5). Через середину диапазонов проводим интегральную кривую распределения массовой доли частиц пыли по фракциям (штриховая линия на рис. 5).

3. На оси ординат выделяем точки, соответствующие массовой доли пыли 15,9%, 50% и 84,1%, для которых по интегральной кривой распределения находим соответствующие им значения диметров частиц пыли d_15,9, d₅₀ и d_84,1 (рис. 5).

4. По формулам (1.5) или (1.6), находим среднеквадратическое отклонение диаметров частиц: ' = d₅₀ / d_15,9; " = d_84,1 / d₅₀ .

Теоретически, значения ' и " должны быть ' ≈ ". Однако на практике, как правило, эти значения отличаются, поэтому среднеквадратическое отклонение диаметров частиц рассчитывают как их среднее арифметическое:

 = (' + ") /2.

В результате, будут найдены искомые значения d₅₀ и , характеризующие фракционный (дисперсный) состав пыли.

5. Второй вариант определения параметров, характеризующие дисперсный состав пыли. Повторяя пункты 3 и 4, определяем значения d₅₀ и , характеризующие фракционный (дисперсный) состав пыли, с помощью логарифмической вероятностной сетки.

6. Наносим точки, соответствующие содержанию фракций по «полным проходам», на классификационную номограмму пылей (рис. 3) и определяем группу дисперсности пыли по ГОСТ 12.2.043 – 80.

Приложение 1