Kiểm tra khí thải là một quy trình quan trọng để đo lường và kiểm soát ô nhiễm không khí từ các nguồn như xe có động cơ đốt trong, nhà máy điện và các thiết bị cơ giới khác tạo ra khí thải và khí thải bay hơi.
Vật chất dạng hạt (PM), còn được gọi là ô nhiễm hạt, là thuật ngữ chung được sử dụng để mô tả các hạt rắn và giọt chất lỏng được tìm thấy trong không khí. Sau khi hít phải, những hạt này có thể ảnh hưởng đến tim và phổi, đồng thời gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng. Các loại hạt PM10 và PM2.5 (tức là các hạt có đường kính lần lượt dưới 10 μm và 2,5 μm) được theo dõi cẩn thận, cả tại các nguồn phát thải và trong không khí nói chung, do các rủi ro sức khỏe tiềm ẩn.
Phân tích trọng lượng PM được thu thập thông qua lọc là kỹ thuật được sử dụng rộng rãi nhất để xác định nồng độ PM xung quanh cũng như lượng PM trong khí thải.
Tại sao việc cân chính xác lại quan trọng?
Cân vật chất dạng hạt trên bộ lọc là một ứng dụng cân vi sai. Vì lượng hạt vật chất thu được rất nhỏ về trọng lượng nên các bộ lọc phải được cân rất chính xác, cả trước và sau khi nạp vật chất dạng hạt.
Theo nguyên tắc chung, hướng dẫn chỉ định cân có độ phân giải 1 μg hoặc 0,1 μg, với độ lặp lại tương ứng.
Trọng lượng của các hạt vật chất được thu thập trên các bộ lọc để kiểm tra khí thải có thể cực kỳ thấp, do đó quy trình cân phải được thực hiện rất chính xác. Cân vi lượng Excellence Level với bộ cân bộ lọc chuyên dụng là lựa chọn hoàn hảo để kiểm tra khí thải. Độ lặp lại vượt trội và trọng lượng tối thiểu thấp nhất có thể mang lại hiệu suất cân mà bạn cần.
Hình minh họa trên mô tả quá trình xác định lượng vật chất dạng hạt trên bộ lọc theo phương pháp trọng lượng.
Cho dù đo lượng hạt vật chất trong khí thải, khí thải bay hơi, khí quyển hay không khí xung quanh, phép thử cân trọng lượng khí thải bộ lọc đều tuân theo cùng một quy trình.
Mặc dù thử nghiệm có thể được thực hiện chỉ bằng một bộ lọc, nhưng thông lệ chung là lặp lại thử nghiệm nhiều lần cũng như giữ lại một bộ lọc trống làm tham chiếu để loại bỏ số lượng nền. Các bộ lọc có thể được sử dụng đơn lẻ hoặc kết hợp trong một bộ lọc nhiều cấp.
Không khí sạch được Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) công nhận là một yêu cầu cơ bản đối với sức khỏe và hạnh phúc của con người. Trên toàn thế giới, các quy định về khí thải ngày càng nghiêm ngặt đang thúc đẩy nhu cầu về các kỹ thuật đo vật chất dạng hạt (PM) nhạy hơn, chính xác hơn và có độ lặp lại cao hơn. Các cơ quan quản lý hiện nay không chỉ yêu cầu thử nghiệm khí thải đối với các chất ô nhiễm truyền thống từ ống xả, mà còn ngày càng đối với các phát thải không từ ống xả như hạt mài mòn phanh. Điều này đã làm tăng tầm quan trọng của các phương pháp cân bộ lọc theo trọng lượng, các Cân vi lượng hiệu năng cao và các quy trình phòng thí nghiệm được công nhận.
Tại Hoa Kỳ, việc thử nghiệm khí thải đối với động cơ và phương tiện chủ yếu được quản lý bởi US EPA 40 CFR Part 1065 – Engine-Testing Procedures, trong đó quy định các yêu cầu chi tiết đối với hệ thống lấy mẫu hạt, điều hòa bộ lọc, môi trường cân, hiệu năng của thiết bị, hiệu chuẩn và phân tích PM theo phương pháp trọng lượng. Ngoài ra, 40 CFR Part 50 thiết lập National Ambient Air Quality Standards (NAAQS), bao gồm EPA PM2.5 Federal Reference Method (FRM) dùng cho giám sát chất lượng không khí xung quanh.
Tại châu Âu, việc giám sát khí thải và chất lượng không khí được quản lý bởi sự kết hợp giữa pháp luật và các tiêu chuẩn. Quy định (EU) 2024/1257 (Euro 7) mới được ban hành đưa ra các yêu cầu mới đối với khí thải của phương tiện, bao gồm phát thải hạt từ phanh và mài mòn lốp, trong khi EN 12341 (được công bố ở cấp quốc gia là BS EN 12341 và DIN EN 12341) xác định phương pháp trọng lượng tham chiếu để đo nồng độ PM10 và PM2.5 trong không khí xung quanh.
Ngành ô tô vẫn là một nguồn đáng kể gây ô nhiễm không khí, bao gồm carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), nitrogen oxides (NOx), particulate matter (PM) và khí nhà kính (GHGs). Để chứng minh sự tuân thủ, các nhà sản xuất phải thực hiện thử nghiệm khí thải theo các tiêu chuẩn quốc tế và quy trình quản lý được công nhận. Các tiêu chuẩn này ngày càng viện dẫn các kỹ thuật đo trọng lượng chính xác (xem bảng bên dưới) và các hệ thống chất lượng phòng thí nghiệm như ISO/IEC 17025 và ISO 14065, bảo đảm kết quả có thể truy xuất, lặp lại và phù hợp cho chứng nhận theo quy định.
Cân bộ lọc theo trọng lượng vẫn là phương pháp được chấp nhận rộng rãi nhất để xác định khối lượng hạt. Các tiêu chuẩn này quy định yêu cầu đối với vật liệu lọc, thời gian điều hòa, kiểm soát môi trường phòng cân, khử tĩnh điện, hiệu năng của cân, khả năng truy xuất và đảm bảo chất lượng. Khi giới hạn phát thải tiếp tục giảm và các công nghệ xử lý sau ngày càng hiệu quả, các phòng thí nghiệm phải đo được những lượng vật chất dạng hạt ngày càng nhỏ hơn với độ tin cậy và khả năng lặp lại cao.
| Quy định / Tiêu chuẩn | Ứng dụng đo PM | Khuyến nghị về cân |
| EPA 40 CFR Part 1065 | PM trong khí xả động cơ và xe | Cân vi lượng với độ đọc tối thiểu 1 μg; ưu tiên 0,1 μg cho phát thải siêu thấp và thử nghiệm phát triển. |
| EPA PM2.5 FRM | Giám sát không khí xung quanh | Cân phân tích hoặc Cân vi lượng có khả năng đọc 1 μg; nhiều phòng thí nghiệm áp dụng hệ thống 0,1 μg để cải thiện độ không đảm bảo đo. |
| EN 12341 (BS EN / DIN EN / CEN) | Giám sát không khí xung quanh (PM10 và PM2.5) | Cân vi lượng với độ đọc khoảng 1 μg; các hệ thống 0,1 μg thường được dùng khi yêu cầu độ không đảm bảo thấp nhất. |
| SAE J2943 (2022) | Thực hành tốt nhất khuyến nghị cho cân bộ lọc PM | Cân vi lượng độ ổn định cao, độ đọc 1 μg hoặc tốt hơn; khuyến nghị 0,1 μg cho các phép đo phát thải thấp hiện đại. |
| UN GTR No. 24 | PM phát thải từ phanh | Cân vi lượng hiệu năng cao phù hợp cho phân tích PM theo phương pháp trọng lượng; thực hành công nghiệp thường dùng độ đọc 1 μg hoặc 0,1 μg. |
| Euro 7 (EU 2024/1257) | Phát thải từ ống xả và phanh | Các hệ thống Cân vi lượng có khả năng phát hiện các thay đổi khối lượng hạt rất nhỏ; thường tối thiểu 1 μg, với 0,1 μg được ưu tiên cho phòng thí nghiệm phát triển và chứng nhận. |
| ISO/IEC 17025 | Công nhận phòng thí nghiệm | Không có yêu cầu cụ thể về độ đọc; cân phải được hiệu chuẩn, có khả năng truy xuất và đáp ứng mục tiêu độ không đảm bảo đo. |
Quy định (EU) 2024/1257 (Euro 7) mở rộng kiểm soát khí thải vượt ra ngoài các chất ô nhiễm truyền thống từ ống xả bằng cách đưa ra các yêu cầu mới về độ bền, các quy định tăng cường tuân thủ trong điều kiện thực tế, yêu cầu về độ bền pin đối với xe điện hóa và, lần đầu tiên, các giới hạn đối với phát thải không từ ống xả như hạt từ phanh và mài mòn lốp. Trong khi giới hạn phát thải từ ống xả đối với nhiều chất ô nhiễm vẫn tương tự các yêu cầu Euro 6 mới nhất, Euro 7 đã mở rộng đáng kể phạm vi quản lý khí thải của xe và đưa ra các yêu cầu tuân thủ trong toàn bộ vòng đời sử dụng xe, trên một giai đoạn vận hành dài hơn nhiều.
Yêu cầu mới về phát thải hạt từ phanh: Euro 7 đưa ra thử nghiệm phát thải từ phanh bắt buộc trong phòng thí nghiệm, dựa trên các phương pháp luận được phát triển từ UN GTR No. 24. Hiện nay, các nhà sản xuất xe phải chứng minh sự tuân thủ với các giới hạn vật chất dạng hạt từ phanh bằng quy trình thử nghiệm trên bệ thử phanh có kiểm soát, được thiết kế để mô phỏng điều kiện lái xe thực tế. Đây là quy định toàn cầu lớn đầu tiên thiết lập các giới hạn có hiệu lực pháp lý đối với phát thải hạt mài mòn phanh.
Để biết thêm thông tin, xem trang chuyên biệt của chúng tôi về Thử nghiệm phanh Euro 7, bao gồm các yêu cầu về bệ thử phanh, hệ thống lấy mẫu hạt, phương pháp phân tích trọng lượng và các chiến lược thử nghiệm tuân thủ.
Khi giới hạn phát thải tiếp tục bị siết chặt và tải lượng khối lượng hạt trên bộ lọc giảm xuống, các phòng thí nghiệm ngày càng cần các cân có độ đọc 1 μg hoặc 0,1 μg. Kết hợp với điều kiện môi trường được kiểm soát và các quy trình được công nhận ISO, các Cân vi lượng hiện đại mang lại hiệu năng cần thiết để đáp ứng cả các yêu cầu quản lý hiện tại lẫn những thách thức tương lai trong thử nghiệm khí thải.
Xác định trọng lượng của vật chất dạng hạt là một nhiệm vụ quan trọng trong thử nghiệm khí thải để kiểm soát môi trường và công nghiệp ô tô.
Kết quả cân cần phải rất chính xác nhưng bản thân quy trình này phải đối mặt với một số thách thức, như ảnh hưởng của điện tích tĩnh điện hoặc nhiệt độ đối với bộ lọc. Do đó, đừng ngần ngại hỏi lời khuyên! Đội ngũ chuyên gia của chúng tôi luôn sẵn sàng trợ giúp bạn, cho dù bạn đang tìm mua cân hay cần hỗ trợ về ứng dụng kiểm tra cân/khí thải của bộ lọc. Liên hệ với chúng tôi và nhận hỗ trợ bạn yêu cầu.
Lý tưởng nhất là phòng sạch được ưu tiên hơn để cân bộ lọc để tránh ô nhiễm tiềm ẩn từ không khí xung quanh cũng như kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm tốt hơn. Ngoài ra, hộp đựng găng tay có thể được sử dụng nhưng điều này làm cho quá trình này khá rườm rà, đặc biệt là khi cân số lượng lớn bộ lọc. Ngoài ra, có một số thách thức khác liên quan đến bộ lọc cân:
Xử lý bộ lọc
Theo dõi mẫu
Để tăng thêm độ phức tạp của quy trình, các bộ lọc phải được theo dõi chính xác. Mỗi bộ lọc được cân trước, đặt trong giá đỡ có dán nhãn, thích nghi và sau đó vận chuyển đến địa điểm thử nghiệm. Sau khi nạp PM, các bộ lọc được vận chuyển trở lại phòng thí nghiệm và cân lại. Độ chính xác sẽ gặp rủi ro nếu không có hệ thống an toàn dự phòng để đảm bảo các bộ lọc không bị lẫn lộn trong quá trình xử lý.
Độ chính xác cân
Với một số hướng dẫn chỉ định hệ thống cân sẽ được sử dụng, điều quan trọng là cân được sử dụng phải đáp ứng nhu cầu của ứng dụng cân bộ lọc. Đối với các mẫu nhỏ như vậy, trọng lượng mẫu tịnh tối thiểu của cân có tầm quan trọng cực kỳ quan trọng – không thể tin tưởng rằng cân mẫu dưới trọng lượng này là đạt mức độ chính xác cần thiết.
Thời gian
Cân bộ lọc để kiểm tra khí thải có thể mất nhiều thời gian để hoàn thành. Quy trình thích nghi, vận chuyển đến và đi từ địa điểm thử nghiệm, quy trình xử lý tốn nhiều công sức và cân bằng chậm giải quyết góp phần vào một thử nghiệm khí thải ô tô điển hình mất đến 2 ngày hoặc lâu hơn để hoàn tất.
Cân vi lượng XPR của METTLER TOLEDO cung cấp độ chính xác độc đáo và trọng lượng tối thiểu đặc biệt thấp. Được trang bị bộ cân bộ lọc đặc biệt và khả năng đọc 0,2 μg, XPR2U lý tưởng để cân bộ lọc và có thêm lợi ích là các chức năng đảm bảo chất lượng chủ động tích hợp để đảm bảo kết quả cân đáp ứng dung sai và tiêu chuẩn xác định. Hướng dẫn sử dụng tích hợp đảm bảo quy trình cân chênh lệch được tuân thủ chính xác.
Các công cụ phù hợp
Việc bổ sung đầu đọc mã vạch giúp nhận dạng mẫu nhanh chóng và thuận tiện để tự động khớp các bộ lọc đã nạp với kết quả cân trước để xử lý nhanh hơn và ít lỗi xử lý hơn. Thêm vào đó, việc đưa các bộ lọc qua điện cực của Bộ chống tĩnh điện sẽ trung hòa mọi điện tích tĩnh điện hiện có và đảm bảo kết quả PM thực sự được đo.
Nhờ nhiều tùy chọn kết nối, kết quả cân có thể được xuất trực tiếp sang bảng tính trên PC hoặc hệ thống cơ sở dữ liệu của công ty để kiểm tra và phân tích thêm.
Nhíp của METTLER TOLEDO được thiết kế đặc biệt để đảm bảo xử lý chính xác các bộ lọc mỏng manh khi chúng được chuyển đến và đi từ hộp bảo quản và bộ cân bộ lọc trên cân.
Xem video này để tìm hiểu các điểm nổi bật của sản phẩm chính của các giải pháp cân bộ lọc của METTLER TOLEDO để kiểm tra khí thải. Chọn từ các giải pháp thủ công sáng tạo sử dụng cân phân tích hoặc cân vi lượng đến giải pháp hoàn toàn tự động với hệ thống rô-bốt, được phát triển cùng với HORIBA.
Cân vi lượng XPR của METTLER TOLEDO hoàn toàn tương thích với phần mềm phòng thí nghiệm LabX™. LabX cung cấp hướng dẫn sử dụng SOP đầy đủ về cân. Nó nhận ra việc tải và dỡ các bộ lọc, đơn giản hóa và tăng tốc quá trình.
LabX tự động ghi lại các giá trị trọng lượng so với ID mẫu chính xác và tự động thực hiện tất cả các tính toán, bao gồm cả hiệu chỉnh độ nổi của không khí.
Tất cả dữ liệu và kết quả được lưu an toàn trong cơ sở dữ liệu tập trung cung cấp khả năng truy xuất nguồn gốc đầy đủ. Các báo cáo tùy chỉnh có thể được in ra hoặc chuyển sang hệ thống thông tin nội bộ.
Khi cân hơn 40 bộ lọc mỗi ngày, Robot lọc PFS-ONE, kết hợp với XPR2U, là giải pháp tự động hoàn hảo.
Giá đỡ bộ lọc cải tiến cho phép nhận dạng, thích nghi, lưu trữ, vận chuyển và cân tất cả trong một hộp mực mà không làm gián đoạn hoặc tháo bộ lọc. Nó cũng hoạt động như một Lồng Faraday do đó giảm ảnh hưởng của tĩnh điện.
Thay mẫu tự động cho phép cân trước và cân lại bộ lọc dễ dàng và kết quả được chuyển ngay lập tức đến PC để phân tích.
Nếu bạn đang sử dụng bộ lọc lớn, ví dụ như để phân tích bộ lọc công nghiệp, METTLER TOLEDO có các giải pháp tiện dụng và tiết kiệm chi phí để cân các bộ lọc lớn hơn trên cân phân tích của bạn. Với việc bổ sung bộ cân bộ lọc, bộ lọc lên đến 110 mm có thể được cân thuận tiện trên cân phân tích Excellence của METTLER TOLEDO. Để cân các bộ lọc lên đến 150 mm, bạn nên sử dụng ErgoClip chuyên dụng. Cả hai giải pháp đều có thể được cài đặt nhanh chóng và dễ dàng trên cân hiện có của bạn.
Thứ nhất, môi trường rất quan trọng. Lý tưởng nhất là cân của bạn nên được đặt trên bàn cân chuyên dụng trong phòng có nhiệt độ ổn định và độ ẩm được kiểm soát. Bộ cân bộ lọc cho cân vi lượng và siêu vi lượng của METTLER TOLEDO có đĩa cân đặc biệt đảm bảo các bộ lọc được đặt chính xác trên cân. Xử lý bộ lọc đúng cách bằng nhíp không đối xứng sẽ giúp đảm bảo quy trình cân bộ lọc của bạn nhanh chóng và hiệu quả.
Bộ lọc PTFE đặc biệt dễ bị tích điện tĩnh. Các số liệu không ổn định trên cân cho thấy cảm biến cân đang bị ảnh hưởng bởi điện tích tĩnh. Ảnh hưởng của điện tích tĩnh có thể ảnh hưởng đáng kể đến kết quả cân. Hãy sử dụng Bộ chống tĩnh điện trước khi cân từng bộ lọc để loại bỏ bất kỳ điện tích nào có thể tồn tại.
METTLER TOLEDO cung cấp các giải pháp cân lọc cho cả cân vi lượng và cân phân tích. Có hai bộ cân lọc khác nhau dành cho cân vi lượng, cho phép bạn cân các loại lọc có đường kính từ 20 mm đến 70 mm; việc chuyển đổi giữa các bộ cân rất dễ dàng. Để cân các loại lọc lớn hơn có đường kính lên đến 150 mm trên cân phân tích, có hai giải pháp giá đỡ lọc.
Bộ cân lọc vi mô của METTLER TOLEDO bao gồm hai đĩa lọc. Mỗi đĩa có đường viền riêng biệt, đảm bảo bộ lọc được tự động căn giữa. Việc căn giữa bộ lọc giúp loại bỏ sai số lệch tâm, đảm bảo kết quả có thể lặp lại và đáng tin cậy.
Cần có một quy trình vận hành chuẩn (SOP) rõ ràng cho việc cân lọc trong môi trường được kiểm soát. Tuy nhiên, trong quy trình thủ công, sai sót của con người có thể xảy ra, và trong một quy trình đòi hỏi nhiều bước, rất dễ mắc lỗi. Phần mềm LabX cho phép bạn tạo quy trình vận hành chuẩn (SOP) cân lọc chuyên dụng của riêng mình. Hướng dẫn từng bước cho SOP được hiển thị trên màn hình cân. Mỗi bước cần được người dùng xác nhận để bạn có thể chắc chắn rằng SOP đã được tuân thủ.
Mọi phép đo trên BẤT KỲ loại cân nào cũng đều có độ không chắc chắn. Hiểu được độ không chắc chắn này là chìa khóa để đảm bảo kết quả cân chính xác. Độ chính xác của dụng cụ cân không phải do độ đọc quyết định, mà là do độ lặp lại của nó. Với khối lượng mẫu rất nhỏ trong quá trình cân lọc, khả năng cân trọng lượng mẫu tịnh tối thiểu của cân cũng rất quan trọng.
Để tìm được loại cân phù hợp với nhu cầu của bạn, bạn cần biết khối lượng nhỏ nhất bạn muốn cân và độ chính xác cần thiết (tức là dung sai).
Tiêu chuẩn cân toàn cầu GWP® của METTLER TOLEDO giúp bạn chọn loại cân phù hợp với yêu cầu ứng dụng của mình. Hãy liên hệ với đại diện bán hàng tại địa phương để được tư vấn cân miễn phí. Xác định xem cân hiện tại của bạn có đáp ứng các yêu cầu về chất lượng hay không.
Bộ cân bộ lọc của METTLER TOLEDO có nắp thủy tinh để dễ dàng nhìn thấy những gì bạn đang làm khi đặt và tháo bộ lọc. Cửa chắn gió cân vi lượng có thể được đặt để mở sang trái hoặc phải tùy theo nhu cầu của người vận hành để việc xử lý bộ lọc trở nên tiện dụng hơn. Để đẩy nhanh quá trình hơn nữa, cảm biến hồng ngoại SmartSens có thể được sử dụng để mở cửa bằng một cái vẫy tay. Để cân bộ lọc thông lượng cao, chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng giải pháp tự động với rô-bốt cân bộ lọc PFS-ONE.
Việc sao chép thủ công dữ liệu và kết quả có nguy cơ sai sót. Bằng cách kết nối cân với phần mềm LabX, bạn có thể loại bỏ hoàn toàn việc sao chép thủ công và nguy cơ sai sót liên quan. LabX cũng thực hiện tất cả các tính toán của bạn, bao gồm cả hiệu chỉnh độ nổi của không khí, loại bỏ thêm nguồn lỗi tiềm ẩn. Tất cả dữ liệu được lưu an toàn trong cơ sở dữ liệu tập trung để bạn được hưởng lợi hơn nữa từ tính toàn vẹn và khả năng truy xuất nguồn gốc dữ liệu hoàn chỉnh.
Điều cực kỳ quan trọng là phải dán nhãn hộp lọc và đảm bảo rằng kết quả được ghi lại chính xác trên từng bộ lọc. Khi xử lý nhiều bộ lọc, đây có thể là một thách thức. Quy trình này có thể được đơn giản hóa đáng kể bằng cách kết nối cân của bạn với LabX, đầu đọc mã vạch và máy in. LabX tự động in nhãn mã vạch. Bằng cách sử dụng mã vạch, các mẫu được xác định duy nhất. LabX sử dụng mã vạch để tự động ghi lại kết quả trọng lượng so với mẫu chính xác. Tất cả dữ liệu được lưu an toàn trong cơ sở dữ liệu tập trung cung cấp khả năng truy xuất nguồn gốc đầy đủ. Rô-bốt cân bộ lọc PFS-ONE có thể xử lý tới 1.000 bộ lọc mỗi ngày trong một quy trình hoàn toàn tự động với tất cả dữ liệu được xử lý tự động.
Phát thải (Emission) là sự giải phóng hoặc thải trực tiếp các chất (như khí, chất ô nhiễm hoặc bức xạ) từ một nguồn vào môi trường. Mặt khác, sự phát thải (Immission) là sự hiện diện hoặc nồng độ của các chất này trong môi trường tại một vị trí cụ thể, thường là nơi chúng ảnh hưởng đến con người, động vật hoặc hệ sinh thái. Về cơ bản, phát thải liên quan đến đầu ra của nguồn, trong khi sự phát thải liên quan đến tác động hoặc mức độ phơi nhiễm tại một điểm tiếp nhận.
