Контроль за складом і станом атмосфери на гірничих підприємствах

Величезна кількість проблем, зв'язаних із визначенням концентрації забруднюючих атмосферу шкідливих речовин, привела до розробки різних принципів і методів аналізу.

Об'ємним методом оцінюється вміст речовин, що мають відому хімічну залежність кольору від об'єму при розмішуванні їх у водяний розчин зі значно перевищуючим об'ємом. Цей розчин є еталоном для досліджуваної речовини, наявність якої визначається за зміною забарвлення при титруванні. За об'ємом розчину, використовуваного для титрування, і його процентним вмістом розраховується об'єм досліджуваної речовини. Таким же способом визначають процентний вміст кислоти за допомогою лужного розчину, окислювальної реакції за допомогою розкислювача.

Ваговий метод дозволяє визначити вміст речовин або їх елементів в осаджувачі у вигляді відомої хімічної сполуки, яка має досить низьку розчинність і досить велику масу. Осаджену масу відфільтровують, зважують і по ній розраховують кількість речовини або її елемента, що вступила в реакцію.

Турбодиметричний і нефелометричний методи аналізу засновані на переведенні досліджуваної речовини в нерозчинну сполуку, після чого вимірюється інтенсивність потоку світлової енергії, поглинутої або розсіяної її часточками. За даними аналізу будується крива зміни інтенсивності від кількості часток речовини.

Електрометричний метод заснований на вимірюванні абсорбованого газу у воді або вбиранні за допомогою датчика з двох електродів. За різницею характеристик струму до і після діяння газу на реактив визначається його вміст.

Крім того, використовують кондуктометричний (за кількістю витраченої електрики), потенціометричний (з використанням титрування), полярографічний методи аналізу, а також методи, засновані на вимірюванні діелектричної сталої та на електролітичній сепарації.

Можливість використати з метою дослідження характеристики газового потоку призвела до розробки багаточисленних приладів безперервної дії, дуже чутливих, які миттєво видають результати і реєструють найменші коливання в концентрації газу.

Газова хроматографія дозволяє аналізувати як кількість, так і якість компонентів суміші газів або пари. Метод включає два основних цикли: 1) поділ відібраної газової суміші в хроматографічній колонці на складові частини; 2) оцінку їх вмісту з використанням детекторів, принцип дії яких заснований на фізичних властивостях газів. Необхідний для проведення аналізу об'єм проби може бути зовсім невеликим (від 1 до 20 мл), а суміш на складові компоненти ділиться без зміни хімічного складу відібраної проби.

Хроматографічна колонка має розміри близько 1 або 3 м довжиною, діаметр від 2 до 10 см (її габаритні розміри можуть бути значно зменшені за рахунок спіральної форми). Вона розміщена в термостаті і заповнена розчинником, вкритим тонкою плівкою речовини, що слабко випаровується. Газова суміш повільно проходить крізь колонку, послідовно залишаючи компоненти, що входять до її складу, які встановлюються розчинником. На другій фазі газоносій (інертний газ - азот або гелій) пропускається крізь колонку, щоб активізувати виділення компонентів суміші. Він проходить крізь детектор, який частіше за все представляє собою камеру для вимірювання питомої теплопровідності газу, де нагріта електрикою нитка охолоджується газовим потоком. Зміна опору нитки при постійній витраті газу залежить від питомої теплопровідності газового потоку, тобто від його складу, і концентрації в ньому речовини.

Опір нитки вимірюється і реєструється безперервно у вигляді кривої - хроматограми. Вміст окремих компонентів у суміші на ній представлено піками, роздільними зонами, що характеризують газоносій. Площа кожного піка пропорційна кількості, а висота концентрації речовини.

Флуорометрія. Для визначення концентрації фтористоводневої кислоти (НF) і фтористих сполук (фторидів) розроблений прилад, який використовує смужку паперу, просочену сіллю марганцю і оксихіноліту. При опромінюванні ультрафіолетовими променями ці речовини флуоресціюють. Невеликі кількості фтористоводневої кислоти послаблюють інтенсивність флуоресценції, що дозволяє визначити її вміст в досліджуваному повітрі. Проба повітря проходить крізь обшитий платиною нагрівач, в якому розкладаються фториди. Після цього повітря пропускається крізь фільтрувальний папір, просочений указаним реактивом, і за зниженням інтенсивності флуоресценції під дією іонів фтору, що містяться в повітрі, встановлюється концентрація фтороводневої кислоти.

Автоматичні телеметричні системи контролю атмосфери можуть розв'язувати такі завдання: одержання точної і своєчасної картини забруднення повітряного басейну; накопичення і статистична обробка інформації; визначення залежності забруднення атмосфери від географічних, орографічних і метеорологічних факторів, а також від пір року і доби; аналіз ефективності засобів очищення викидів, короткотривале і довготривале прогнозування контрольованих районів; попередження крупних підприємств про прогноз небезпечних метеорологічних ситуацій з вимогою своєчасного прийняття заходів; передача обробленої інформації у відповідні адміністративні та господарські органи.

Основним вузлом у комплексі використовуваного для цієї мети устаткування є лазер (передавач), випромінюючий інтенсивний короткий імпульс когерентного монохроматичного світла в атмосферний простір. Світловий потік при зустрічі з аерозольними утвореннями частково відбивається, приймається лінзовою або дзеркальною системою і направляється на приймач випромінювання. Отриманий сигнал оцінюється як часова функція проходження імпульсу і реєструється осцилографом або відеомагнітофоном. Його розгортка на екрані дає уявлення про розподіл концентрації забруднення атмосфери вздовж світлового променя.

Дата добавления: 2015-08-27