排放测试 ― 颗粒物质的重量法测定

排放测试 ― 颗粒物质的重量法测定

用于发动机废气和蒸发排放中PM重量测定的滤纸称量

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Emissions Testing

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Weight of particulate matter collected on filters for Emissions Testing can be extremely low, therefore the weighing procedure has to be performed very accurately. See why METTLER TOLEDO Excellence Micro-balance, equipped with especially developed accessories for filter weighing, is the best choice for Emissions Testing application.

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  1. 应用工作流程和挑战
  2. 梅特勒托利多解决方案
  3. 问答

 

排放物测试工作流程

无论是测量废气、蒸发排放、大气还是环境空气中的颗粒物,重量法滤纸称量排放测试都遵循相同的程序。

1. 首先在实验室的天平上对空白滤纸进行称量。
2. 将滤纸装入贴有标签的滤纸盒中,进行预处理并运送至测试地点。
3. 在测试现场,空气或气体以已知的流速在特定的时间内通过过滤器。存在的任何颗粒物(PM)都将保留在过滤器上。
4. 在实验室中,加载的滤纸再次适应环境并重新称量。
5. 通过减去空白滤纸的重量,可以测定PM的质量(差重称量)。使用气体/空气样品的流速可以计算PM的浓度。

尽管仅使用一个滤纸即可进行该测试,但常见做法是重复该测试几次,以及保留一个空滤纸作为参考以消除背景因素。滤纸可以单级使用,也可以组合多级过滤装置使用。

典型工作流程:滤纸称量过程

  • 在实验室天平上对空滤纸进行称量
  • 滤纸装入带有标签的过滤盒中
  • 进行排放物测试之前让滤纸适应环境
  • 滤纸盒送到测试点
  • 可以使用单级滤纸也可以使用多级滤纸来收集PM
  • 可以执行若干次测试
  • 在实验室内,对加载后的滤纸再次适应环境然后重新称量
  • 颗粒物的质量即可通过重量差确定
  • 使用气体/空气样品的量计算PM的浓度


排放物测试技术诀窍

世界健康组织(WHO)认为清洁的空气“是人类健康幸福的基本要求”,提供了所有WHO地区适用的某些污染物的相关指南。

排放标准针对在特定的时间段内从特定的源头排放的具体空气污染物设定了允许的量化限值。

在美国,CFR 40 Part 50属于美国联邦法规法典的一部分,与国家空气质量标准相关。职业健康与安全管理局(OSHA)隶属于美国劳工部,它发布了有关空气质量的法规(Standards – 29 CFR),全国职业安全与保健学会(NIOSH)也与促进工作场所的安全和健康相关。

欧盟以DIRECTIVE 2008/50/EC的形式设定了与欧洲环境空气质量和更清洁空气相关的法规;DIRECTIVE 2008/1/EC与全面的污染预防和控制相关;DIRECTIVE 89/654/EEC则规定了工作场所的最低健康和安全要求。

汽车行业是各种空气污染物的主要源头,包括一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氧化氮(NOx)、颗粒物(PM)以及温室气体(GHG)等。在欧盟和美国,都存在控制发动机汽车排放的法规,发动机汽车制造商有义务进行排放测试。

测试排放物和颗粒物浓度有很多方法和指南。其中一个方法是滤纸重量称量。多种指南和法规定了确保排放准确可重复过滤的过程,规定了应该使用哪些滤纸,称量要使用哪种称量系统,如下表所示。


例如,称量设备和推荐天平的指南要求有:



指南


要求的
可读性


要求的可重复度
天平
超微量微量
CFR 40
Part 1065
发动机测试程序0.1 μg2.5 μg /
0.25 μg
 
DIRECTIVE 2004/26/EC安装在非公路移动机械中的内燃机气体和颗粒污染物排放1 μg2 μg 
DIRECTIVE 2005/78/EC车辆用压缩点火发动机的气体和颗粒污染物排放,以及车辆内使用天然气或液化石油气作为燃料的正点火发动机的气体和颗粒污染物排放1 μg (70 mm filter) / 0.1 μg (47 mm filter)2 μg


可以预见,由于越来越严格的法规和内燃机的技术进步,滤纸上收集的PM的数量将逐渐减少。由于指南通常会规定可读性为1 μg或0.1 μg的天平,因此,高精度的超微量天平是满足当前和未来需求的唯一解决方案。

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常见问题解答

称量滤纸时获得快速可靠结果的最佳方式是什么?

首先,环境很重要。理想情况下,天平应放置在室内的专门称量台上,且室内温度稳定,湿度受控。梅特勒托利多微量天平和超微量天平的滤纸称量组件包含一个特殊的称量盘,可确保滤纸正确放置在天平上。使用不对称镊子正确拿放滤纸有助于确保滤纸称量过程快速高效。

我使用的是PTFE滤纸,但是天平稳定特别困难,数字经常发生漂移。您能解释一下吗?

PTFE滤纸特别容易受静电影响。天平上不稳定的数字说明称量单元受静电影响。静电的影响可能明显影响称量结果。对每个滤纸进行称量之前使用去静电装置可去除可能存在的任何静电。

我需要称量不同类型和尺寸的滤纸。

梅特勒托利多提供针对微量天平和分析天平均提供了滤纸称量解决方案。对于微量天平有两种不同的滤纸称量组件,让您能够称量直径为20 mm到70 mm的滤纸;切换组件也很简单。对于在分析天平上称量最大直径为150 mm的滤纸时,有两种滤纸支架解决方案。

我们遵循的法规要求称量滤纸时必须将其居中放置。如果确保居中放置?

梅特勒托利多微量滤纸称量组件包括两个滤纸盘。每个都具有独特的轮廓,可确保滤纸自动居中。滤纸居中消除了偏心错误,可确保可重现和可靠的结果。

如何保证遵循我的滤纸称量SOP?

在监管环境中应有一个用于称量滤纸的明确的SOP。然而在手动过程中,可能会发生人为错误,在需要很多步骤的过程中,可能很容易出错。LabX软件可用于创建自己专用的滤纸称量SOP工作流程。SOP的分步说明显示在天平显示屏上。每个步骤都需要用户确认,因此可以保证遵循SOP。

我需要哪种天平来获取准确的滤纸称量结果?

在任何天平上进行的每一次测量都具有不确定性。了解这种不确定性对于确保准确的称量结果至关重要。决定称量仪器准确度的不是可读性,而是可重复性。滤纸称量涉及的样品重量非常小,因此天平的最小称量值能力也至关重要。

为了找到适合您需求的天平,您需要知道要称量的最小重量以及所需称量准确度(即:允差)。

梅特勒托利多的全球称量标准GWP®可以帮助您选择最适合您的应用要求的天平。请向当地代表获取免费的天平建议。判断您的现有天平是否满足质量要求。

GWP®

称量滤纸时如何提高生产力?

梅特勒托利多滤纸称量组件有玻璃盖,因此放入和取出滤纸时可以很容易地看到正在进行的操作。微量天平防风罩门可以根据操作人员需求设置为向右或向左打开,以便滤纸拿放更符合人体工程学。为了进一步加快过程速度,可以使用SmartSens红外线传感器用挥手动作开门。为了实现滤纸称量高处理量,我们建议使用带PFS-ONE自动滤纸称量系统的自动解决方案。

我的结果有5位以上小数。记录结果时如何避免出错?

数据和结果的手动抄写本身就存在错误风险。通过将天平连接LabX软件,可以完全避免手动抄写和相关错误风险。LabX还会执行所有计算,包括空气浮力修正,又消除了另一个潜在错误源头。所有数据均安全保存在中心数据库中,因此可以因为全面的数据完整性和可追溯性而受益。

如何避免滤纸混淆的可能性?我还需要确保可追溯性。

对滤纸盒进行标记非常重要,一定要确保针对每个滤纸正确记录结果。拿放很多滤纸时,这可能是一个难题。通过将天平连接LabX、条形码读取器和打印机,可以大大简化该过程。LabX自动打印条形码标签。通过使用条形码,可以唯一性标识样品。LabX使用条形码自动针对正确的样品记录重量结果。所有数据均安全存储在中心数据库上,提供完全可追溯性。PFS-ONE自动滤纸称量系统通过完全自动化的过程每天最多可处理1,000个滤纸,且所有数据均自动处理。

FAQ – 有关排放物测试的常见问题