Измерение концентрации вредных веществ индикаторными трубками

2.1.1 Общие сведения об аппарате и методике измерений

Концентрацию вредных веществ в воздухе можно определить индикаторными трубками согласно ГОСТ 12.1.014-84 «ССБТ. Воздух рабочей зоны. Метод измерения концентрации вредных веществ индикаторными трубками».

Измерение концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны проводят при следующих параметрах:

барометрическое давление - от 90 до 104 кПа (680...780 мм рт.ст.);

относительная влажность - 30... 80%;

температура                  - от 288 до 303 К.

Сущность метода заключается в изменении окраски индикаторного порошка в результате реакции с вредным веществом (газом или паром) в анализируемом воздухе, просасываемом через трубку. Измерение концентрации вредного вещества производится по длине изменившего первоначальную окраску слоя индикаторного порошка в трубке (линейно-колористическая индикаторная трубка) или по интенсивности изменения его окраски (калометрическая индикаторная трубка). Концентрацию вредного вещества в воздухе рабочей зоны измеряют в мг/м³. Однако в обращении имеются индикаторные трубки для измерения концентрации различных газов в процентах. Характеристики некоторых выпускаемых индикаторных порошков для снаряжения индикаторных трубок приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Характеристики некоторых выпускаемых индикаторных порошков

Продолжение таблицы 2

Для просасывания воздуха через индикаторные трубки используется воздухозаборное устройство – насос, сильфон и т.п.

На практике измерение концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны производят, например, химическими газоопределителями типа ГХ. Химический газоопределитель представляет собой портативный прибор ручного действия и состоит из аспиратора и индикаторных трубок.

Аспиратор (рис.1) представляет собой сильфонный насос ручного действия, работающий на всасывание воздуха через мундштук 2 на корпусе 1 за счет разжатия пружинами 3 предварительно сжатого резинового сильфона 4 и на выброс воздуха из него через клапан 6 при последующем сжатии меха. За полный ход меха, ограничиваемый при разжатии сильфона натяжением цепочек 7, которые с помощью рычага 5 открывают клапан 6, прокачивается объем воздуха 100 мл.

На каждый анализируемый газ к прибору прилагается свой комплект индикаторных трубок. На трубках краской нанесены кольца для регистрации концентрации газа и стрелка, указывающая направление движения в них исследуемого воздуха. Цвет краски, принятый для маркировки индикаторных трубок, совпадает с цветом продуктов реакции, образующихся при взаимодействии анализируемого газа с наполнителем.

Перед началом измерений необходимо проверить степень герметичности аспиратора путем кратковременной выдержки сжатого до упора аспиратора со вставленной в гнездо мундштука невскрытой индикаторной трубкой. Аспиратор считается герметичным, если по истечении 5 минут высота сжатого сильфона визуально не изменится – при отсутствии внешнего воздействия на него.

На точность анализа влияет продолжительность прокачивания воздуха, поэтому необходимо проверить также время раскрытия самого меха без трубки, которое не должно превышать 1-2 секунды.

Рисунок 1 – Аспиратор

Перед производством анализа воздуха на тот или иной газ вскрывают соответствующую индикаторную трубку путем отламывания оттянутых ее концов в проушине аспиратора. Согласно ГОСТ 12.1.014-84, измерение следует начинать не позднее 1 мин после разгерметизации трубки. Трубку плотно вставляют в мундштук таким образом, чтобы стрелка показывала направление к аспиратору, затем сжимают сильфон аспиратора рукой до упора и отпускают его. Если изменение окраски реактивного порошка индикаторной трубки при измерении концентрации ядовитых газов достигло или превысило первое деление, то анализ на этом следует прекратить и выйти из помещения, так как концентрация любого из определяемых газов превышает предельно допустимые нормы. Если окраска порошка после одного хода меха не изменилась или изменилась, но не достигла первого деления, то делают еще девять прокачиваний с интервалами 3 секунды. Трубку вынимают из мундштука аспиратора и прикладывают к шкале на коробке с индикаторными трубками так, чтобы кольца трубки совпадали с делениями шкалы, а начало окрашенного столбика порошка совпадало с нулевым делением ее. По длине слоя порошка в трубке, изменившего окраску, определяют на шкале концентрацию исследуемого газа.

Результат измерения концентрации вредного вещества необходимо привести к нормальным условиям (Сн): температура 293 К, атмосферное давление 101,3 кПа (760 мм рт.ст.), относительная влажность воздуха 60%.

Концентрацию (Сн) при нормальных условиях в мг/м³ вычисляют по формуле:

где  –   результат измерения концентрации вредного вещества (мг/м³) при температуре окружающего воздуха t°С, относительной влажности его j % и атмосферном давлении р кПа;

К _в – коэффициент, учитывающий влияние температуры и влажности окружающего воздуха на показания индикаторных трубок: нормируется в виде графика или таблицы.

Относительная погрешность измерения (d) не должна превышать ±35% в диапазоне от 0,5 до 2,0 предельно допустимых концентраций (ПДК) и ±25% для концентраций выше 2,0 ПДК при установленных стандартом барометрическом давлении, относительной влажности и температуре воздуха. В диапазоне от 0,5 до 1,0 ПДК допускается увеличение погрешности до 60%.

Результат измерения необходимо представить в виде: (Сн ± D) мг/м³ при доверительной вероятности 0,95.

Величину абсолютной погрешности (Δ) вычисляют по формуле

.

2.1.2 Проведение измерений

Студентам необходимо измерить индикаторными трубками значения концентрации кислорода в атмосферном воздухе учебной лаборатории, сернистого газа в непосредственной близости от вспыхивающей головки спички, углекислого газа в раструбе специального баллона с частично открытым вентилем. Измерения следует выполнять под руководством преподавателя в соответствий с изложенной выше методикой. Концентрацию кислорода определяют в установленном преподавателем месте лаборатории на высоте от уровня пола до 2 м. Концентрацию сернистого газа студенты должны измерять группами по 2 человека: один зажигает спички, другой, располагая открытая конец индикаторной трубки в месте вспышки, приводит в действие в тот же момент времени аспиратор. Содержание углекислого газа определяет каждый студент в раструбе специального баллона, открывая на 3...5с его вентиль не более чем на 1/4 оборота.

Результаты всех измерений необходимо представить в отчете.