Preskušanje emisij je pomemben postopek za merjenje in nadzor onesnaževanja zraka iz virov, kot so vozila z motorji z notranjim zgorevanjem, elektrarne in druga motorizirana oprema, ki proizvaja emisije izpušnih plinov in izhlapevanja.
Delci (PM), znani tudi kot onesnaževanje z delci, so splošni izraz, ki se uporabljajo za opis trdnih delcev in tekočih kapljic, ki jih najdemo v zraku. Ko se vdihnejo, lahko ti delci vplivajo na srce in pljuča ter povzročijo resne zdravstvene težave. Razreda delcev PM10 in PM2,5 (tj. delci s premerom manj kot 10 μm oziroma 2,5 μm) se zaradi morebitnih tveganj za zdravje skrbno spremljata pri virih emisij in v zraku na splošno.
Gravimetrična analiza trdnih delcev, zbranih s filtracijo, je najbolj razširjena tehnika za določanje koncentracij trdnih delcev v okolju in količine trdnih delcev v emisijah.
Zakaj je natančno tehtanje pomembno
Tehtanje delcev na filtrih je diferencialno tehtanje. Ker je količina zbranih delcev glede na težo zelo majhna, je treba filtre zelo natančno stehtati pred in po nalaganju trdnih delcev.
Smernice praviloma določajo tehtnico z ločljivostjo 1 μg ali 0,1 μg z ustrezno ponovljivostjo.
Teža trdnih delcev, zbranih na filtrih za preskušanje emisij, je lahko izredno majhna, zato je treba postopek tehtanja opraviti zelo natančno. Mikrotehtnice Excellence Level z namenskim kompletom za tehtanje filtrov so kot nalašč za preskušanje emisij. Izjemna ponovljivost in najnižja možna minimalna utež zagotavljata zmogljivost tehtanja, ki jo potrebujete.
Zgornja ilustracija opisuje postopek gravimetričnega določanja količine trdnih delcev na filtrih.
Ne glede na to, ali gre za merjenje trdnih delcev v izpušnih plinih, emisijah izhlapevanja, ozračju ali zunanjem zraku, gravimetrični preskus tehtanja emisij s filtrom sledi enakemu postopku.
Čist zrak Svetovna zdravstvena organizacija (WHO) priznava kot temeljno zahtevo za zdravje in dobro počutje ljudi. Po svetu vse strožja zakonodaja o emisijah spodbuja potrebo po bolj občutljivih, natančnih in ponovljivih tehnikah merjenja trdnih delcev (PM). Regulativni organi zdaj zahtevajo preskušanje emisij ne le za tradicionalne onesnaževalce iz izpušnih plinov, temveč vse bolj tudi za neizpušne emisije, kot so delci obrabe zavor. To je povečalo pomen gravimetričnih metod tehtanja filtrov, visoko zmogljivih mikro tehtnic in akreditiranih laboratorijskih postopkov.
V Združenih državah Amerike preskušanje emisij za motorje in vozila v glavnem ureja US EPA 40 CFR Part 1065 – Engine-Testing Procedures, ki določa podrobne zahteve za sisteme za vzorčenje delcev, kondicioniranje filtrov, okolje tehtanja, delovanje instrumentov, kalibracijo in gravimetrično analizo PM. Poleg tega 40 CFR Part 50 določa nacionalne standarde kakovosti okoliškega zraka (NAAQS), vključno z metodo EPA PM2.5 Federal Reference Method (FRM), ki se uporablja za spremljanje zunanjega zraka.
V Evropi emisije in spremljanje kakovosti zraka ureja kombinacija zakonodaje in standardov. Nedavno sprejeta Uredba (EU) 2024/1257 (Euro 7) uvaja nove zahteve za emisije vozil, vključno z emisijami delcev pri zaviranju in obrabo pnevmatik, medtem ko EN 12341 (na nacionalni ravni objavljen kot BS EN 12341 in DIN EN 12341) opredeljuje referenčno gravimetrično metodo za merjenje koncentracij PM10 in PM2.5 v zunanjem zraku.
Avtomobilska industrija ostaja pomemben vir onesnaževal zraka, vključno z ogljikovim monoksidom (CO), ogljikovodiki (HC), dušikovimi oksidi (NOx), trdnimi delci (PM) in toplogrednimi plini (GHG). Da bi dokazali skladnost, morajo proizvajalci izvajati preskušanje emisij v skladu s priznanimi mednarodnimi standardi in regulativnimi postopki. Ti se vse pogosteje sklicujejo na natančne gravimetrične merilne tehnike (glejte spodnjo tabelo) in laboratorijske sisteme kakovosti, kot sta ISO/IEC 17025 in ISO 14065, kar zagotavlja sledljive, ponovljive rezultate, primerne za regulativno certificiranje.
Gravimetrično tehtanje filtrov ostaja najpogosteje sprejeta metoda za določanje mase delcev. Ti standardi določajo zahteve za filtrske materiale, obdobja kondicioniranja, okoljski nadzor prostora za tehtanje, elektrostatično nevtralizacijo, delovanje tehtnice, sledljivost in zagotavljanje kakovosti. Ker emisijske meje še naprej padajo in postajajo tehnologije naknadne obdelave vse učinkovitejše, morajo laboratoriji z zaupanjem in ponovljivostjo meriti vse manjše količine trdnih delcev.
| Predpis / standard | Uporaba pri merjenju PM | Priporočilo za tehtnico |
| EPA 40 CFR Part 1065 | PM iz izpušnih plinov motorjev in vozil | Mikro tehtnica z najmanj 1 μg ločljivosti; 0,1 μg je priporočljivo za ultra nizke emisije in razvojno preskušanje. |
| EPA PM2.5 FRM | Spremljanje zunanjega zraka | Analitska tehtnica ali mikro tehtnica, sposobna 1 μg ločljivosti; številni laboratoriji uporabljajo sisteme z 0,1 μg za izboljšanje negotovosti. |
| EN 12341 (BS EN / DIN EN / CEN) | Spremljanje zunanjega zraka (PM10 in PM2.5) | Mikro tehtnica s približno 1 μg ločljivosti; sistemi z 0,1 μg se pogosto uporabljajo, kadar je zahtevana najmanjša negotovost. |
| SAE J2943 (2022) | Priporočena najboljša praksa za tehtanje filtrov PM | Visoko stabilna mikro tehtnica z ločljivostjo 1 μg ali boljšo; 0,1 μg je priporočljivo za sodobne meritve nizkih emisij. |
| UN GTR št. 24 | PM zaradi emisij zavor | Visoko zmogljiva mikro tehtnica, primerna za gravimetrično analizo PM; v industrijski praksi se običajno uporablja 1 μg ali 0,1 μg ločljivost. |
| Euro 7 (EU 2024/1257) | Izpušne in zavorne emisije | Sistemi mikro tehtnic, sposobni zaznavanja zelo majhnih sprememb mase delcev; običajno najmanj 1 μg, pri čemer je 0,1 μg priporočljivo za razvojne in certifikacijske laboratorije. |
| ISO/IEC 17025 | Laboratorijska akreditacija | Posebne zahteve glede ločljivosti ni; tehtnica mora biti kalibrirana, sledljiva in sposobna izpolnjevati cilje glede merilne negotovosti. |
Uredba (EU) 2024/1257 (Euro 7) razširja nadzor nad emisijami onkraj tradicionalnih onesnaževal iz izpušnih cevi z uvedbo novih zahtev glede trajnosti, okrepljenih določb o skladnosti v realnih pogojih, zahtev glede trajnosti baterij za elektrificirana vozila in prvič tudi omejitev za neizpušne emisije, kot so delci obrabe zavor in obraba pnevmatik. Čeprav so mejne vrednosti emisij iz izpušne cevi za številna onesnaževala podobne najnovejšim zahtevam Euro 6, Euro 7 bistveno razširja področje predpisovanja emisij vozil in uvaja zahteve glede skladnosti skozi celotno življenjsko dobo vozila v precej daljšem obdobju uporabe.
Nove zahteve za emisije zavornih delcev: Euro 7 uvaja obvezno laboratorijsko preskušanje emisij zavor na podlagi metodologij, izpeljanih iz UN GTR št. 24. Proizvajalci vozil morajo zdaj dokazovati skladnost z mejami za trdne delce pri zavorah z uporabo nadzorovanih postopkov preskušanja na zavornih dinamometrih, zasnovanih tako, da predstavljajo dejanske vozne razmere. To je prvi večji globalni predpis, ki določa pravno izvršljive omejitve za emisije delcev obrabe zavor.
Za več informacij si oglejte našo posebno stran o preskušanju zavor Euro 7, kjer so obravnavane zahteve za zavorne dinamometre, sistemi za vzorčenje delcev, metodologije gravimetrične analize in strategije za preskušanje skladnosti.
Ker se meje emisij še naprej zaostrujejo in se obremenitev filtrov s trdnimi delci zmanjšuje, laboratoriji vse bolj potrebujejo tehtnice z ločljivostjo 1 μg ali 0,1 μg. V kombinaciji z nadzorovanimi okoljskimi pogoji in postopki z akreditacijo ISO sodobne ultra mikro tehtnice zagotavljajo zmogljivost, potrebno za izpolnjevanje tako sedanjih regulativnih zahtev kot prihodnjih izzivov pri preskušanju emisij.
Določanje teže trdnih delcev je ključna naloga pri preskušanju emisij za nadzor okolja in avtomobilsko industrijo.
Rezultati tehtanja morajo biti zelo natančni, vendar se sam proces sooča s številnimi izzivi, kot je vpliv elektrostatičnega naboja ali temperature na filtre. Zato ne oklevajte in prosite za nasvet! Naša strokovna ekipa vam bo pomagala, ne glede na to, ali želite kupiti tehtnico ali potrebujete podporo pri tehtanju filtrov/preskušanju emisij. Kontaktirajte nas in prejmite pomoč, ki jo potrebujete.
V idealnem primeru je za tehtanje filtrov bolj zaželena čista soba, da se izognemo morebitni kontaminaciji iz okoliškega zraka ter da imamo večji nadzor nad temperaturo in vlažnostjo. Lahko pa uporabite tudi predal za rokavice, vendar je zaradi tega postopek precej okoren, zlasti pri tehtanju velikega števila filtrov. Poleg tega obstaja še nekaj drugih izzivov, povezanih s tehtalnimi filtri:
Ravnanje s filtri
Sledenje vzorcem
Za dodatno zapletenost procesa je treba filtrom natančno slediti. Vsak filter se predhodno stehta, postavi v označeno držalo, aklimatizira in nato prepelje na preskusno mesto. Po nalaganju PM se filtri prepeljejo nazaj v laboratorij in ponovno stehtajo. Natančnost je ogrožena, če ni vzpostavljenega varnega sistema, ki bi zagotovil, da se filtri med obdelavo ne mešajo.
Natančnost tehtanja
Glede na več smernic, ki določajo sistem tehtanja, ki ga je treba uporabiti, je ključnega pomena, da uporabljena tehtnica ustreza potrebam aplikacije za tehtanje s filtri. Za tako majhne vzorce je najmanjša neto teža vzorca tehtnice ključnega pomena – tehtanju vzorca pod to maso ni mogoče zaupati, da ima zahtevano raven natančnosti.
Čas
Tehtanje filtrov za preskušanje emisij lahko traja dolgo. Postopki aklimatizacije, prevoz do in iz preskusnega mesta, zahtevni postopki ravnanja in ravnotežje, ki se počasi umirja, prispevajo k tipičnemu preskusu emisij izpušnih plinov avtomobila, ki traja do 2 dni ali dlje.
Mikrotehtnice METTLER TOLEDO XPR ponujajo edinstveno natančnost in izjemno nizke minimalne uteži. Opremljen s posebnim kompletom za tehtanje filtrov in z odčitavanjem 0,2 μg, je XPR2U idealen za tehtanje filtrov in ima dodatno prednost vgrajenih funkcij aktivnega zagotavljanja kakovosti, ki zagotavljajo, da rezultati tehtanja ustrezajo določenim tolerancam in standardom. Vgrajena navodila za uporabnike zagotavljajo natančno sledenje postopku diferencialnega tehtanja.
Prava orodja
Dodaten bralnik črtne kode omogoča hitro prepoznavanje vzorcev in priročnost za samodejno ujemanje naloženih filtrov s predhodno stehanimi rezultati za hitrejšo obdelavo in manj napak pri rokovanju. Poleg tega prehod filtrov čez elektrodo antistatičnega kompleta nevtralizira vse prisotne elektrostatične naboje in zagotovi merjenje resničnega rezultata PM.
Zahvaljujoč več možnostim povezljivosti je mogoče rezultate tehtanja izvoziti neposredno v preglednico v računalniku ali v sistem podatkovne baze podjetja za pregled in nadaljnjo analizo.
Pinceta METTLER TOLEDO je posebej zasnovana za zagotavljanje pravilnega ravnanja z občutljivimi filtri, ko se prenašajo v kartušo za shranjevanje in komplet za tehtanje filtrov na tehtnici in iz nje.
Oglejte si ta videoposnetek, če želite izvedeti glavne prednosti izdelkov rešitev za tehtanje filtrov podjetja METTLER TOLEDO za preskušanje emisij. Izbirajte med inovativnimi ročnimi rešitvami z analitično ali mikrotehtnico do popolnoma avtomatizirane rešitve z robotskim sistemom, razvito v sodelovanju s podjetjem HORIBA.
Mikrotehtnice METTLER TOLEDO XPR so popolnoma združljive z laboratorijsko programsko opremo LabX™. LabX zagotavlja popolna navodila za uporabnike SOP na tehtnici. Prepozna nalaganje in razkladanje filtrov, poenostavi in pospeši postopek.
LabX samodejno beleži vrednosti teže glede na pravilne ID-je vzorcev in samodejno izvede vse izračune, vključno s korekcijo vzgona zraka.
Vsi podatki in rezultati so varno shranjeni v centralizirani bazi podatkov, ki zagotavlja popolno sledljivost. Prilagojena poročila lahko natisnete ali prenesete v interni informacijski sistem.
Ko se dnevno stehta več kot 40 filtrov, je filtrirni robot PFS-ONE v kombinaciji z XPR2U popolna avtomatizirana rešitev.
Inovativno držalo filtra omogoča identifikacijo, aklimatizacijo, shranjevanje, transport in tehtanje v enem vložku, brez prekinitve ali odstranitve filtra. Deluje tudi kot Faradayeva kletka, s čimer zmanjšuje elektrostatične vplive.
Avtomatizirano spreminjanje vzorcev omogoča enostavno predhodno in povratno tehtanje filtra, rezultati pa se takoj prenesejo v računalnik za analizo.
Če uporabljate velike filtre, na primer za analizo industrijskih filtracij, ima podjetje METTLER TOLEDO priročne in stroškovno učinkovite rešitve za tehtanje večjih filtrov na analitični tehtnici. Z dodatkom kompleta za tehtanje filtrov je mogoče na analitski tehtnici METTLER TOLEDO Excellence udobno stehtati filtre do 110 mm. Za tehtanje filtrov do 150 mm priporočamo uporabo namenskega ErgoClipa. Obe rešitvi lahko hitro in enostavno namestite na obstoječo tehtnico.
Prvič, okolje je pomembno. V idealnem primeru bi morala biti tehtnica nameščena na namenski tehtnici v prostoru s stabilno temperaturo in nadzorovano vlažnostjo. Kompleti za tehtanje s filtri za mikrotehtnice in ultramikrotehtnice METTLER TOLEDO vsebujejo posebno tehtnico, ki zagotavlja pravilno namestitev filtrov na tehtnico. Pravilno ravnanje s filtri z asimetrično pinceto bo pomagalo zagotoviti, da bodo postopki tehtanja filtrov hitri in učinkoviti.
PTFE filtri so še posebej nagnjeni k elektrostatičnemu polnjenju. Nestabilne vrednosti na tehtnici kažejo, da na tehtnico vplivajo elektrostatični naboji. Vpliv elektrostatičnega naboja lahko pomembno vpliva na rezultate tehtanja. Pred tehtanjem vsakega filtra uporabite antistatični komplet, da odstranite morebitne naboje.
METTLER TOLEDO ponuja rešitve za tehtanje s filtri za mikrotehtnice in analitične tehtnice. Na voljo sta dva različna kompleta za tehtanje filtrov za mikrotehtnice, ki omogočajo tehtanje filtrov s premerom od 20 mm do 70 mm; Med kompleti je enostavno preklapljati. Za tehtanje večjih filtrov s premerom do 150 mm na analitični tehtnici sta na voljo dve rešitvi držala filtra.
Komplet za tehtanje mikrofiltrov METTLER TOLEDO vključuje dve filtrirni plošči. Vsak ima edinstveno konturo, ki zagotavlja, da je filter samodejno centriran. Centriranje filtra odpravlja napake ekscentričnosti, da se zagotovijo ponovljivi in zanesljivi rezultati.
Za tehtanje filtrov v reguliranem okolju je treba vzpostaviti jasen SOP. Vendar pa lahko v ročnem postopku pride do človeških napak, v postopku, ki zahteva veliko korakov, pa je lahko enostavno narediti napako. Programska oprema LabX vam omogoča, da ustvarite lasten namenski potek delovnih postopkov tehtanja filtrov. Navodila po korakih za SOP so na voljo na zaslonu tehtnice. Vsak korak zahteva potrditev uporabnika, tako da ste lahko prepričani, da je bil SOP upoštevan.
Vsaka meritev na KATERI koli bilanci je podvržena negotovosti. Razumevanje te negotovosti je ključnega pomena za zagotavljanje natančnih rezultatov tehtanja. Točnost tehtnice ni tista, ki določa berljivost, temveč njena ponovljivost. Glede na zelo majhne uteži vzorcev, ki so vključene v tehtanje filtrov, je ključnega pomena tudi najmanjša neto masa vzorca.
Če želite najti ustrezno tehtnico za svoje potrebe, morate vedeti, katero najmanjšo količino želite stehtati in kako natančno jo morate stehtati (tj. s kakšno toleranco).
Globalni standard tehtanja METTLER TOLEDO, GWP® , vam pomaga izbrati pravo tehtnico, ki ustreza vašim zahtevam. Prosite lokalnega predstavnika za priporočilo za brezplačno stanje. Ugotovite, ali obstoječa tehtnica izpolnjuje vaše zahteve glede kakovosti.
Kompleti za tehtanje filtrov METTLER TOLEDO imajo steklene pokrove, tako da lahko enostavno vidite, kaj počnete pri nameščanju in odstranjevanju filtrov. Vrata za zaščito pred prepihom mikrotehtnice lahko nastavite tako, da se odpirajo levo ali desno glede na potrebe upravljavca, tako da je ravnanje s filtrom bolj ergonomsko. Za nadaljnjo pospešitev postopka lahko infrardeči senzor SmartSens uporabite za odpiranje vrat z zamahom roke. Za visokozmogljivo tehtanje filtrov priporočamo avtomatizirano rešitev z robotom za tehtanje filtrov PFS-ONE.
Ročni prepis podatkov in rezultatov prinaša tveganje napake. Če tehtnico povežete s programsko opremo LabX, lahko v celoti odpravite ročno prepisovanje in s tem povezano tveganje napak. LabX izvede tudi vse vaše izračune, vključno s popravki vzgona zraka, s čimer odstrani dodaten vir morebitnih napak. Vsi podatki so varno shranjeni v centralizirani bazi podatkov, tako da lahko izkoristite popolno celovitost in sledljivost podatkov.
Ključnega pomena je, da označite filtrirne vložke in zagotovite, da so rezultati pravilno zabeleženi za vsak filter. Pri ravnanju s številnimi filtri je to lahko izziv. Postopek lahko močno poenostavite tako, da tehtnico povežete s programom LabX, bralnikom črtnih kod in tiskalnikom. LabX samodejno natisne nalepke s črtno kodo. Z uporabo črtnih kod so vzorci edinstveno identificirani. LabX uporablja črtne kode za samodejno beleženje rezultatov uteži glede na pravilen vzorec. Vsi podatki so varno shranjeni v centralizirani bazi podatkov, ki zagotavlja popolno sledljivost. Robot za tehtanje filtrov PFS-ONE lahko obdela do 1.000 filtrov na dan v popolnoma avtomatiziranem postopku, pri čemer se vsi podatki obdelajo samodejno.
Izpuh se nanaša na izpust ali izpust snovi (kot so plini, onesnaževala ali sevanje) neposredno iz vira v okolje. Imisija pa se nanaša na prisotnost ali koncentracijo teh snovi v okolju na določeni lokaciji, pogosto tam, kjer vplivajo na ljudi, živali ali ekosisteme. V bistvu gre pri izpuhu za izhod vira, medtem ko je emisija vpliv ali izpostavljenost na receptorski točki.
