Заочные электронные конференции
 
     
Определение дисперсного состава частиц сурьмы с помощью волокнистых фильтров ФП
Перханова Ы.А., Ташполотов Ы.


Для чтения PDF необходима программа Adobe Reader
GET ADOBE READER

Перханова Ы.А. , Ташполотов Ы.

Определение дисперсного состава частиц сурьмы с помощью волокнистых фильтров ФП

В промышленных условиях для санитарно-гигиенического анализа одним из важнейших и весьма сложных вопросов является отбор проб вредных выбросов из воздуха, которые находятся в нем в аэродисперсном состоянии. В оценке дисперсного состава и концентрации аэрозольных частиц сурьмы, присутствующих в воздухе рабочих помещений и технологических газах Кадамжайского сурьмяного комбината(КСК), а также в свободной атмосфере, существенное значение имеют субмикронные(наноразмерные)частицы. Для эффективного их улавливания из воздуха вредных веществ в виде аэрозолей и определения их размеров, образующихся в процессе переработки сурьмяных руд в комбинате можно использовать методы, основанные на использовании каскадных импакторов, центрифуг, термопреципитатора и другие[1]. Однако, при использовании аэрозольных частиц микронного и наномикроскопического размеров с малыми концентрациями в воздушной среде возможности этих приборов и методов весьма ограничены. В таких случаях удобно пользоваться волокнистыми фильтрами Петрянова(ФП)[2-4]. Поскольку, во-первых, ФП обладает очень высокой эффективности улавливания, во-вторых, прозрачен для электронного потока (рис. 1). Эти особенности ФП позволило использовать их в качестве держателя объекта – субмикроскопических (нанометрических) частиц сурьмы. ФП представляют собой слой ультратонких синтетических волокон, нанесенных в процессе получения на марлевую подложку или «основу» из скрепленных между собой более толстых волокон. Толщина слоев ФП составляет 0,2-1,0 мкм. Волокна(диаметром 0,1-2 мкм) не цилиндрические, а лентовидные, ширина их в 3-10 раз больше толщины. Известно, что уже с тремя слоями материала ФПП -15-1,5 фильтр абсолютно очищает воздух от аэродисперсных частиц[2-4]. Дисперсный состав частиц Sb после отбора пробы измеряли с помощью электронно-микроскопических(ЭМ) снимков(рис.1.), а также размер частиц определяли осаждением аэрозолей сурьмы на коллоидную пленку и с дальнейшим фотографированием на ЭМ(рис.2). В работе частицы сурьмы осаждались на ультратонкие волокна, нанесенные на латунную сеточку, зажатую в патрончике электронного микроскопа ЭМ-100ЛМ. При этом оптимальная скорость течения потока аэродисперсных сурьмяных частиц через сеточку с волокнами ФП составляла около 6см/с.

Рис. 1.Электронно-микроскопический снимок частицы Sb, осажденные на волокны ФП.

Рис.2. Электронно-микроскопический снимок частицы сурьмы, осажденные на коллоидную пленку.

Результаты статического анализа электронно-микроскопических снимков с частицами сурьмы представлены в таблице 1 (дифференциальное распределение частиц по размерам).

Таблица 1.

Статистический анализ частиц сурьмы по размерам на основе ЭМ снимков

№.,

п/п

Количес-во частиц

по размерам, шт

Размер по

х , нм

Размер по у, нм

Диаметр,

d,нм

Периметр

l, нм

Площадь,

S, нм2

1.

21

3,9

3,9

3,9

11,2

15,2

2.

29

7,8

7,8

7,8

24,5

60,8

3.

9

11,8

15,7

13,8

43,3

185,3

4.

13

15,7

19,6

17,7

55,6

307,7

5.

25

19,6

19,6

19,6

61,5

384,2

6.

20

23,5

27,4

25,5

80,1

643,9

7.

20

23,5

31,3

27,4

86,0

735,6

8.

13

27,4

39,2

33,3

104,6

1074,1

9.

6

31,4

39,2

35,3

110,8

1230,9

10.

3

39,2

47,0

43,1

135,3

1842,4

11.

2

43,1

48,1

45,6

143,2

2073,1

12.

1

54,9

51,1

53,0

166,2

2805,4

Гистограмма данных дисперсионного анализа сурьмяных наночастиц частиц КСК, усредненные по нескольким опытам, в виде зависимости процентной доли частиц Ф(х) от их размеров r (нм) показаны на рис. 3.

Рис.3. Гистограмма распределения наночастиц Sb по размерам.

На основе полученных данных можно построить интегральное распределение частиц по размерам в вероятно-логарифмической системе координат. Для графического представления результатов дисперсионного анализа можно использовать вероятно-логарифмическую систему координат, в которой по оси абсцисс отложены значения lgr, в нанометрах, а по оси ординат вспомогательная переменная

lgr - lgrd

µ= .

21/2lgβ

В произвольном равномерном масштабе и соответствующие значения функции:

Ф(х)= 0,5 [ 1+Ф(µ) ] = + F(r), (1)

где Ф( µ) = e-dt - нормальный вероятностный интеграл.

В данной системе координат, согласно экспериментальным данным, строились интегральные кривые распределения:

F(r ) = = Ф( r) . (2)

Как известно, логарифмически-нормальное распределение выражается прямой линией, по которой можно определить параметры распределения, а также содержание частиц в любом интервале значений размеров. Из рисунка 4 видно, что полученные экспериментальные данные удовлетворительно описываются логарифмически нормальной функцией распределения:

f(r)dr = d(),

где rd - средний геометрический радиус частиц сурьмы, ()2 = ( - )2 – среднее квадратичное отклонение(дисперсия) логарифма радиусов от . Значение соответствует точке пересечения прямой с абсцисс, =, tg- тангенс угла наклона прямой к оси абсцисс.

Полученные результаты позволяет сделать следующие выводы.

  1. Использование фильтров ФП позволило обеспечить отбор наноразмерных аэрозолей сурьмы КСК с атмосферного воздуха поселка Кадамжай с эффективность, близкой к 100%.

  2. На основании электронно-микроскопического исследования дисперсности и распределения частиц сурьмы по размерам установлено, что кривые распределения частиц сурьмы по размерам удовлетворительно описываются логарифмически-нормальной функцией распределения.

Литература

1.Перегруд Е.А. Химический анализ воздуха. М.: Химия,1976. - 328с.

2.Петрянов-Соколов И.В. Избранные труды: 100-летию со дня рождения. М.: Наука, 2007.- 453с.

3.Петрянов И.В., Козлов В.И., Басманов П.И., Огородников Б.И. Волокнистые фильтрующие материалы ФП. М.: Знание, 1968. - 68 с.

4.Басманов П.И., Кириченко В.Н., Филатов Ю.Н., Юров Ю.Л. Высокоэффективная очистка газов от аэрозолей фильтрами Петрянова. М.: Наука, 2003. -271с.

Библиографическая ссылка

Перханова Ы.А., Ташполотов Ы. Определение дисперсного состава частиц сурьмы с помощью волокнистых фильтров ФП // Научный электронный архив.
URL: http://econf.rae.ru/article/5532 (дата обращения: 23.12.2024).



Сертификат Получить сертификат