Испытания на выбросы являются важной процедурой для измерения и контроля загрязнения воздуха из таких источников, как автомобили с двигателями внутреннего сгорания, электростанции и другое моторизованное оборудование, производящее выхлопные газы и испарения.
Твердые частицы (ТЧ), также известные как загрязнение частицами, — это общий термин, используемый для описания твердых частиц и капель жидкости, встречающихся в воздухе. При вдыхании эти частицы могут повлиять на сердце и легкие, а также вызвать серьезные проблемы со здоровьем. Частицы классов PM10 и PM2,5 (т.е. частицы диаметром менее 10 мкм и 2,5 мкм соответственно) тщательно контролируются как на источниках выбросов, так и в воздухе в целом, из-за потенциальных рисков для здоровья.
Гравиметрический анализ ТЧ, собранных с помощью фильтрации, является наиболее широко используемым методом для определения концентраций ТЧ в окружающей среде, а также количества ТЧ в выбросах.
Почему важно точное взвешивание
Взвешивание твердых частиц на фильтрах — это дифференциальное взвешивание. Поскольку количество собираемых твердых частиц очень мало с точки зрения веса, фильтры должны быть тщательно взвешены как до, так и после загрузки твердых частиц.
Как правило, в руководствах указываются весы с разрешением 1 мкг или 0,1 мкг с соответствующей повторяемостью.
Вес твердых частиц, собираемых на фильтрах для испытаний на выбросы, может быть чрезвычайно низким, поэтому процедура взвешивания должна выполняться очень точно. Микровесы Excellence Level со специальным комплектом для взвешивания фильтра идеально подходят для испытаний на выбросы загрязняющих веществ. Превосходная повторяемость и минимально возможный минимальный вес обеспечивают необходимую производительность взвешивания.
На рисунке выше показан процесс определения количества твердых частиц на фильтрах гравиметрическим методом.
Независимо от того, измеряются ли твердые частицы в выхлопных газах, выбросы испарений, атмосфера или окружающий воздух, гравиметрический фильтр взвешивает выбросы по одной и той же процедуре.
Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) считает чистый воздух «основным требованием здоровья и благополучия человека» и предоставляет рекомендации по отдельным загрязнителям, которые применимы во всех регионах ВОЗ.
Нормативы выбросов устанавливают количественные ограничения на допустимое количество конкретных загрязняющих веществ в атмосферный воздух, которые могут быть выброшены из конкретных источников в определенные сроки.
В США CFR 40 Part 50 является частью Свода федеральных правил США и касается национальных стандартов качества воздуха. Он регулярно обновляется Агентством по охране окружающей среды (EPA) для отражения изменений в стандартах и правилах качества воздуха. Управление по охране труда и здоровья (OSHA), входящее в состав Министерства труда США, опубликовало нормативные акты (Стандарты – 29 CFR) по качеству воздуха, а Национальный институт безопасности и гигиены труда (NIOSH) также занимается продвижением безопасности и гигиены труда.
Европейский Союз устанавливает законодательство в форме ДИРЕКТИВЫ 2024/2881 о качестве окружающего воздуха и более чистом воздухе для Европы; ДИРЕКТИВА 2010 /75/ЕС касается комплексного предотвращения и контроля загрязнения; а ДИРЕКТИВА 89/654/ЕЕС определяет минимальные требования к охране труда и технике безопасности на рабочем месте.
Автомобильный сектор является ключевым источником различных загрязнителей воздуха, включая окись углерода (CO), углеводороды (HC), оксиды азота (NOx), твердые частицы (PM), а также парниковые газы (GHG). Как в Европейском союзе, так и в Соединенных Штатах существует законодательство по контролю выбросов от автомобилей, и производители автомобилей обязаны проводить испытания на выбросы.
Существует множество методов и рекомендаций по проверке выбросов и концентрации твердых частиц. Одним из них является метод взвешивания с помощью гравиметрического фильтра. Руководящие принципы и нормативные акты определяют процедуры для обеспечения точной, воспроизводимой фильтрации выбросов, а также указывают, какие фильтры следует использовать и какую систему взвешивания использовать для измерения, как показано в таблице ниже.
| Директива | Дискретность | Требуемая повторяемость | Равновесие | ||
| Ультра-микро | Микро | ||||
| CFR 40 Часть 1065 | Процедура испытаний двигателя | 0,1 μг | 0,5 мкг | ✔ | |
| ДИРЕКТИВА 2014/25/ЕС | Выбросы газообразных загрязняющих веществ и твердых частиц из двигателей внутреннего сгорания, устанавливаемых на внедорожной подвижной технике | 0,1 μг (фильтр 37 мм) / 1 μг (фильтр 47 мм) | 2 μг | ✔ | ✔ |
| Регламент ЕС No 595/2009 | Выбросы газообразных загрязняющих веществ и твердых частиц из двигателей с воспламенением от сжатия, предназначенных для использования в транспортных средствах, и выбросы газообразных загрязняющих веществ при принудительном зажигании, двигателей, работающих на природном газе или сжиженном нефтяном газе, для использования в транспортных средствах | 0,1 μг (фильтр 37 мм) / 1 μг (фильтр 47 мм) | 2 μг | ✔ | ✔ |
Предполагается, что в результате ужесточения нормативных требований в сочетании с технологическим прогрессом в двигателях внутреннего сгорания количество твердых частиц, собираемых фильтрами, будет постепенно снижаться. Поскольку в рекомендациях обычно указываются весы с дискретностью 1 μг или 0,1 μг, высокоточные ультрамикровесы являются единственным решением, отвечающим как сегодняшним, так и будущим потребностям.
Определение веса твердых частиц является ключевой задачей при испытаниях на выбросы для контроля окружающей среды и автомобильной промышленности.
Результаты взвешивания должны быть очень точными, но сам процесс сталкивается с рядом проблем, таких как влияние электростатических зарядов или температуры на фильтры. Поэтому не стесняйтесь обращаться за консультацией! Наша команда экспертов всегда готова помочь вам, независимо от того, хотите ли вы приобрести весы или вам нужна поддержка в области взвешивания фильтров и испытаний на выбросы загрязняющих веществ. Свяжитесь с нами и получите необходимую помощь.
В идеале чистое помещение предпочтительнее для взвешивания фильтров, чтобы избежать потенциального загрязнения окружающим воздухом, а также иметь больший контроль над температурой и влажностью. В качестве альтернативы можно использовать перчаточный ящик, но это делает процесс довольно громоздким, особенно при взвешивании большого количества фильтров. Кроме того, существует ряд других проблем, связанных с весовыми фильтрами:
Работа с фильтрами
Отслеживание образцов
Чтобы еще больше усложнить процесс, фильтры должны быть точно отслежены. Каждый фильтр предварительно взвешивается, помещается в маркированный держатель, акклиматизируется, а затем транспортируется на испытательную площадку. После загрузки PM фильтры транспортируются обратно в лабораторию и повторно взвешиваются. Точность находится под угрозой, если отсутствует отказоустойчивая система, гарантирующая, что фильтры не будут перепутаны во время обработки.
Точность взвешивания
Поскольку существует ряд рекомендаций, определяющих используемую систему взвешивания, крайне важно, чтобы используемые весы соответствовали требованиям системы взвешивания с фильтром. Для таких небольших образцов минимальный вес нетто весов имеет решающее значение — нельзя доверять взвешиванию образца ниже этого веса с требуемым уровнем точности.
Время
Взвешивание фильтров для испытаний на выбросы может занять много времени. Процессы акклиматизации, транспортировка на испытательную площадку и обратно, трудоемкие процедуры погрузочно-разгрузочных работ и медленное восстановление баланса способствуют тому, что типичное испытание на выбросы выхлопных газов автомобиля занимает до 2 дней или дольше.
Микровесы МЕТТЛЕР ТОЛЕДО XPR отличаются исключительной точностью и исключительно низким минимальным весом. Оснащенный специальным комплектом для взвешивания фильтра и отличающийся дискретностью 0,2 мкг, XPR2U идеально подходит для взвешивания фильтров и имеет дополнительное преимущество в виде встроенных активных функций контроля качества, гарантирующих, что результаты взвешивания соответствуют заданным допускам и стандартам. Встроенные инструкции для пользователя обеспечивают точное соблюдение процесса дифференциального взвешивания.
Правильные инструменты
Добавление считывателя штрихкодов обеспечивает быструю идентификацию образцов и удобство автоматического сопоставления загруженных фильтров с предварительно взвешенными результатами для более быстрой обработки и уменьшения количества ошибок при обращении. Кроме того, прохождение фильтров через электрод антистатического комплекта нейтрализует любые присутствующие электростатические заряды и обеспечивает измерение истинного результата PM.
Благодаря многочисленным возможностям подключения результаты взвешивания можно экспортировать непосредственно в электронную таблицу на ПК или в систему базы данных компании для проверки и дальнейшего анализа.
Пинцет МЕТТЛЕР ТОЛЕДО специально разработан для обеспечения правильного обращения с чувствительными фильтрами при их передаче к накопительному картриджу и комплекту для взвешивания фильтра на весах и обратно.
Посмотрите это видео, чтобы узнать об основных характеристиках фильтров МЕТТЛЕР ТОЛЕДО для взвешивания на выбросы загрязняющих веществ. Выбирайте от инновационных ручных решений с использованием аналитических или микровесов до полностью автоматизированного решения с роботизированной системой, разработанной совместно с HORIBA.
Микровесы МЕТТЛЕР ТОЛЕДО XPR полностью совместимы с лабораторным программным обеспечением LabX™. LabX предоставляет подробные инструкции по балансировке с помощью СОП. Он распознает загрузку и разгрузку фильтров, упрощая и ускоряя процесс.
LabX автоматически записывает значения веса в соответствии с правильными идентификаторами образцов и автоматически выполняет все расчеты, включая коррекцию выталкивающей силы воздуха.
Все данные и результаты надежно хранятся в централизованной базе данных, обеспечивающей полную прослеживаемость. Настраиваемые отчеты могут быть распечатаны или переданы во внутреннюю информационную систему.
При взвешивании более 40 фильтров в день фильтрующий робот PFS-ONE в сочетании с XPR2U является идеальным автоматизированным решением.
Инновационный держатель фильтра позволяет идентифицировать, акклиматизировать, хранить, транспортировать и взвешивать все в одном картридже без прерывания или демонтажа фильтра. Он также действует как клетка Фарадея, тем самым уменьшая электростатические воздействия.
Автоматическая смена образцов позволяет без усилий выполнять предварительное и обратное взвешивание фильтра, а результаты немедленно передаются на ПК для анализа.
Если вы используете большие фильтры, например для анализа промышленных фильтров, МЕТТЛЕР ТОЛЕДО предлагает удобные и экономичные решения для взвешивания больших фильтров на аналитических весах. В комплект для взвешивания фильтров можно удобно взвешивать фильтры диаметром до 110 мм на аналитических весах МЕТТЛЕР ТОЛЕДО Excellence. Для взвешивания фильтров размером до 150 мм рекомендуется использовать специальный зажим ErgoClip. Оба решения можно быстро и легко установить на существующие весы.
Увеличьте качество результатов взвешивания в течение десяти этапов и сделайте деликатный процесс микровзвешивания более эффективным.
Во-первых, важна окружающая среда. В идеале весы должны быть расположены на специальном весовом столе в помещении со стабильной температурой и контролируемой влажностью. Весовые комплекты фильтров для микровесов и ультрамикровесов МЕТТЛЕР ТОЛЕДО оснащены специальной весовой чашкой, которая обеспечивает правильное размещение фильтров на весах. Правильное обращение с фильтром с помощью асимметричного пинцета поможет обеспечить быстрое и эффективное взвешивание фильтров.
Фильтры из ПТФЭ особенно подвержены электростатическому заряду. Нестабильные цифры на весах указывают на то, что на весовую ячейку действуют электростатические заряды. Влияние электростатических зарядов может существенно повлиять на результаты взвешивания. Используйте антистатический набор перед взвешиванием каждого фильтра, чтобы удалить любые заряды, которые могут присутствовать.
МЕТТЛЕР ТОЛЕДО предлагает решения для взвешивания фильтров как для микровесов, так и для аналитических весов. Существуют два различных комплекта для взвешивания фильтров для микровесов, которые позволяют взвешивать фильтры диаметром от 20 мм до 70 мм; Легко переключаться между комплектами. Для взвешивания больших фильтров диаметром до 150 мм на аналитических весах доступны два варианта держателей фильтров.
Комплект для взвешивания микрофильтров МЕТТЛЕР ТОЛЕДО включает в себя две фильтрующие чаши. Каждый из них имеет уникальный контур, который обеспечивает автоматическое центрирование фильтра. Центрирование фильтра устраняет ошибки эксцентриситета, обеспечивая воспроизводимые и надежные результаты.
Для взвешивания фильтров в регулируемой среде должна быть предусмотрена четкая СОП. Однако в ручном процессе могут произойти человеческие ошибки, а в процессе, который требует много шагов, может быть легко допустить ошибку. Программное обеспечение LabX позволяет создать собственный рабочий процесс взвешивания с фильтром. Пошаговые инструкции по составлению СОП представлены на дисплее баланса. Каждый шаг требует подтверждения от пользователя, чтобы вы могли быть уверены в соблюдении СОП.
Каждое измерение на ЛЮБЫХ весах подвержено неопределенности. Понимание этой неопределенности является ключом к получению точных результатов взвешивания. Точность весового прибора определяется не удобочитаемостью, а его повторяемостью. Поскольку при взвешивании фильтров требуется очень малый вес образцов, способность весов к минимальному весу нетто также имеет решающее значение.
Чтобы подобрать весы, соответствующие вашим потребностям, необходимо знать, какое наименьшее количество веса вы хотите взвесить и насколько точно вам нужно его взвесить (т. е. с каким допуском).
Международный стандарт взвешивания МЕТТЛЕР ТОЛЕДО (GWP® ) помогает выбрать весы в соответствии с вашими требованиями. Обратитесь к местному представителю за рекомендациями по бесплатному балансу. Определите, соответствуют ли существующие весы вашим требованиям к качеству.
Весовые комплекты фильтров МЕТТЛЕР ТОЛЕДО имеют стеклянные крышки, что позволяет легко видеть, что происходит при установке и снятии фильтров. Дверцы защитного кожуха микровесов могут открываться влево или вправо в соответствии с потребностями оператора, что делает работу с фильтром более эргономичной. Чтобы еще больше ускорить процесс, с помощью инфракрасного датчика SmartSens можно открывать двери одним взмахом руки. Для высокопроизводительного взвешивания фильтров мы рекомендуем автоматизированное решение с помощью робота для взвешивания фильтров PFS-ONE.
Ручная расшифровка данных и результатов сопряжена с риском ошибки. Подключив весы к программному обеспечению LabX, вы можете полностью исключить ручную расшифровку и связанный с этим риск ошибок. LabX также выполняет все расчеты, включая коррекцию выталкивающей силы воздуха, устраняя еще один источник потенциальных ошибок. Все данные надежно хранятся в централизованной базе данных, что позволяет получить дополнительные преимущества от полной целостности и отслеживаемости данных.
Крайне важно маркировать картриджи фильтров и следить за тем, чтобы результаты журнала правильно регистрировались для каждого фильтра. При работе с большим количеством фильтров это может быть непросто. Этот процесс можно значительно упростить, подключив весы к LabX, считывателю штрихкодов и принтеру. LabX автоматически печатает этикетки со штрихкодами. С помощью штрих-кодов проводится уникальная идентификация образцов. LabX использует штрихкоды для автоматической регистрации результатов взвешивания по правильному образцу. Все данные надежно хранятся в централизованной базе данных, что обеспечивает полную прослеживаемость. Робот-весовой робот PFS-ONE может обрабатывать до 1 000 фильтров в день в полностью автоматизированном процессе, при этом все данные обрабатываются автоматически.
Выбросы относятся к выбросу или сбросу веществ (таких как газы, загрязняющие вещества или радиация) непосредственно из источника в окружающую среду. Димиссия, с другой стороны, относится к присутствию или концентрации этих веществ в окружающей среде в определенном месте, часто там, где они влияют на людей, животных или экосистемы. По сути, излучение связано с выходом источника, в то время как излучение связано с воздействием или воздействием в точке рецептора.
