Καθώς η σύγχρονη αστικοποίηση συνεχίζει να επιταχύνεται, τα θέματα ποιότητας του αέρα γίνονται όλο και περισσότερο από την προσοχή της προσοχής. Ταυτόχρονα, η δοκιμή ποιότητας των υλικών διήθησης αέρα, των μάσλων, των φίλτρων και άλλων προϊόντων καθαρισμού αέρα είναι επίσης πολύ σημαντική. Η παρακολούθηση της ποιότητας του αέρα, ο εξοπλισμός δοκιμών διήθησης αέρα, είναι αδιαχώριστα από τα συστήματα μέτρησης σωματιδίων. Έτσι, ποιοι τύποι συστημάτων μέτρησης σωματιδίων μπορούν να χωριστούν; Ποιες είναι οι αντίστοιχες αρχές και εφαρμογές τους; Αυτό το άρθρο θα εισαγάγει λεπτομερώς.
Τα συστήματα μέτρησης σωματιδίων μπορούν να χωριστούν σε διάφορες κατηγορίες σύμφωνα με διαφορετικές αρχές, όπως φωτομέτρια, οπτικά μετρητές σωματιδίων (OPC), φασματόμετρα μεγέθους αεροδυναμικών σωματιδίων, μετρητής πυρήνα συμπύκνωσης (CNC) και αναλυτές διαφορικής κινητικότητας (DMA).
1. Φωτομέτρους
Ένα φωτόμετρο είναι ένα όργανο που χρησιμοποιεί οπτικές αρχές για την ανίχνευση σωματιδίων. Εξαρτάται από τη συγκέντρωση και τη διάμετρος των σωματιδίων μετρώντας την ένταση και τη γωνία του φωτός που διασκορπίζεται από τη σωματιδιακή ύλη στη δέσμη φωτός. Αυτός ο ανιχνευτής είναι κατάλληλος για τα περισσότερα από τα αερομεταφερόμενα σωματίδια με μέγεθος σωματιδίων μικρότερο από 1 μικροσκόπιο, όπως αιωρούμενα σωματίδια και σωματίδια καπνού.
Τα φωτομέτρια χρησιμοποιούνται ευρέως στην παρακολούθηση της ποιότητας του αέρα, την παρακολούθηση της ποιότητας του αέρα περιβάλλοντος, την παρακολούθηση των εκπομπών βιομηχανικών καυσαερίων και την παρακολούθηση της ποιότητας του αέρα. Με την παρακολούθηση και την ανάλυση της συγκέντρωσης των αερομεταφερόμενων σωματιδίων σε πραγματικό χρόνο, η ατμοσφαιρική ρύπανση μπορεί να αποφευχθεί και να ελεγχθεί αποτελεσματικά για να προστατεύσει την υγεία και την ασφάλεια της ζωής των ανθρώπων.
Ταυτόχρονα, το φωτόμετρο μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με μια γεννήτρια αεροζόλ για επιτόπια δοκιμή εγκατεστημένων φίλτρων σε καθαρά δωμάτια. Δοκιμάστε το σύστημα καθώς και το φίλτρο για την ύπαρξη διαρροών, έχει εξασφαλίσει το καθαρό επίπεδο του καθαρού δωματίου.
2. Μετρητές οπτικών σωματιδίων (OPC)
Ένας οπτικός μετρητής σωματιδίων είναι ένας άλλος κοινός τύπος ανιχνευτή σωματιδίων. Χρησιμοποιεί επίσης την οπτική αρχή για την ανίχνευση σωματιδίων με λάμψη μιας πηγής φωτός λέιζερ σε μικροσκοπικά σωματίδια στον αέρα, τα οποία αντικατοπτρίζουν, διασκορπίζουν και απορροφούν το φως λέιζερ. Ο μετρητής οπτικών σωματιδίων αποκτά τα χαρακτηριστικά αυτών των αντανακλασμένων, διάσπαρτων και απορροφημένων σημάτων φωτός και υπολογίζει τον αριθμό, το μέγεθος και την κατανομή των μικρο -σωματιδίων που βασίζονται σε αυτά. Σε αντίθεση με τα φωτομέτρια, οι μετρητές οπτικών σωματιδίων δοκιμάζουν τον αριθμό και την κατανομή των σωματιδίων ως αποτέλεσμα. Ανάλογα με το κανάλι μεγέθους σωματιδίων του προϊόντος, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση σωματιδίων διαφορετικών μεγεθών σωματιδίων, όπως 0,1 μm, 0,2 μm, 0,3 μm, 0,5 μm, 1,0 μm κ.λπ.
Οι μετρητές οπτικών σωματιδίων χρησιμοποιούνται ευρέως στην περιβαλλοντική παρακολούθηση, τη βιομηχανική παραγωγή, την ιατρική και την υγειονομική περίθαλψη, την επεξεργασία τροφίμων και άλλους τομείς. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρακολούθηση του αριθμού και της κατανομής των σωματιδίων σε διάφορα μέρη όπως το περιβάλλον, τα καθαρά δωμάτια στη βιομηχανική παραγωγή, η επεξεργασία τροφίμων, η βιομηχανία ημιαγωγών, οι νοσοκομειακές αίθουσες, οι αίθουσες κλπ.
3. Φασματόμετρα αεροδυναμικού μεγέθους σωματιδίων
Η αρχή του φασματόμετρο μεγέθους αεροδυναμικού σωματιδίου βασίζεται στις κινητικές ιδιότητες των σωματιδίων που αιωρούνται στην ροή του αέρα, χρησιμοποιώντας τη σκέδαση λέιζερ, τη φωτοηλεκτρική ανίχνευση, τα ηλεκτρονικά και άλλες τεχνολογίες, το μέγεθος των σωματιδίων, το σχήμα και τις φυσικές ιδιότητες των σωματιδίων και άλλων παραμέτρων για παρακολούθηση, ανάλυση και υπολογισμό. Το αεροδυναμικό φασματόμετρο μεγέθους σωματιδίων μπορεί να μετρήσει την περιοχή μεγέθους σωματιδίων γενικά από 0,1 μικρά έως 100 μικρά και μπορεί να αναλύσει τη συγκέντρωση και την κατανομή των σωματιδίων με διαφορετικά μεγέθη σωματιδίων.
Σύμφωνα με διαφορετικά κριτήρια ταξινόμησης, τα φασματόμετρα μεγέθους αεροδυναμικού σωματιδίου μπορούν να χωριστούν σε όργανο κατανομής μεγέθους σωματιδίων λέιζερ, μετρητή μέτρησης παλμών πολλαπλών καναλιών, όργανο μέτρησης σωματιδίων φωτός και άλλων τύπων. Μεταξύ αυτών, οι προφίλ μεγέθους σωματιδίων λέιζερ μπορούν να προσδιορίσουν άμεσα τις παραμέτρους όπως η συγκέντρωση όγκου, η κατανομή μεγέθους σωματιδίων και η λειτουργία κατανομής μεγέθους σωματιδίων. Οι μετρητές παλμών πολλαπλών καναλιών χρησιμοποιούν πολλαπλά κανάλια για να καταγράψουν ταυτόχρονα τους παλμούς των σωματιδίων και να υπολογίσουν τον αριθμό των παλμών για τον προσδιορισμό του αριθμού και της κατανομής των σωματιδίων. Οι μετρητές σωματιδίων σκέδασης φωτός χρησιμοποιούνται για την ανάλυση του μεγέθους και της συγκέντρωσης των σωματιδίων με τη σκέδαση και τη διάθλαση των σωματιδίων με φως λέιζερ.
Τα φασματόμετρα μεγέθους αεροδυναμικών σωματιδίων χρησιμοποιούνται ευρέως στην περιβαλλοντική παρακολούθηση, την ατμοσφαιρική επιστήμη, τον καθαρισμό του αέρα και άλλα πεδία. Κατά την παρακολούθηση του περιβάλλοντος, το φασματόμετρο μεγέθους αεροδυναμικού σωματιδίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρακολούθηση της συγκέντρωσης και της κατανομής διαφόρων τύπων σωματιδίων, έτσι ώστε να παρέχεται επιστημονική βάση και τεχνική υποστήριξη για την καθοδήγηση της περιβαλλοντικής διαχείρισης και της πρόληψης της ρύπανσης και του ελέγχου. Στην ατμοσφαιρική επιστήμη, το αεροδυναμικό φασματόμετρο μεγέθους σωματιδίων μπορεί να μελετήσει και να προσομοιώσει τις ατμοσφαιρικές φυσικές και χημικές διεργασίες για την παροχή τεχνικής υποστήριξης για την προστασία του ατμοσφαιρικού περιβάλλοντος. Στον καθαρισμό του αέρα, το φασματόμετρο μεγέθους αεροδυναμικού σωματιδίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρακολούθηση και τον έλεγχο των ρύπων στον εσωτερικό αέρα για να εξασφαλιστεί ότι η ποιότητα του εσωτερικού αέρα πληροί τις απαιτήσεις.
4. Μετρητής πυρήνα συμπύκνωσης (CNC)
Ένα CNC είναι μια συσκευή που χρησιμοποιεί την αρχή συμπύκνωσης για τη συλλογή και την ανίχνευση σωματιδίων. Λειτουργεί περνώντας αέρα μέσω μιας μονάδας ψύξης που συμπυκνώνει τον υδρατμό στον αέρα στην δροσιά και αναγκάζει τα αερομεταφερόμενα σωματίδια να προσκολληθούν στην επιφάνεια της δροσιάς σε θερμοκρασίες κάτω από τη θερμοκρασία σημείου δροσιάς για να σχηματίσουν πυρήνες σωματιδίων που υπολογίζονται από τον πάγκο.
Σύμφωνα με διαφορετικές απαιτήσεις ανίχνευσης και σενάρια εφαρμογής, το CNC μπορεί να χωριστεί σε δύο κατηγορίες, στο απομακρυσμένο CNC και στο CNC.
Το απομακρυσμένο CNC χρησιμοποιείται γενικά για την υπαίθρια παρακολούθηση του περιβάλλοντος και την παρακολούθηση της ποιότητας του αέρα και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο υπό ατμοσφαιρικές συνθήκες, με τα πλεονεκτήματα της ευρείας εμβέλειας ανίχνευσης και των ακριβών δεδομένων. Η CNC εγγύτητας, από την άλλη πλευρά, χρησιμοποιείται κυρίως για δοκιμές ποιότητας εσωτερικού αέρα, με μικρότερο ρυθμό ροής δειγματοληψίας, ο οποίος μπορεί να ανιχνεύσει μικρότερα σωματίδια και ένα σχετικά μικρό εύρος ανίχνευσης.
5. Αναλυτές διαφορικής κινητικότητας (DMA)
Το DMA είναι ένα όργανο που χρησιμοποιεί τα χαρακτηριστικά μετανάστευσης των σωματιδίων σε ένα ηλεκτρικό πεδίο για να ανιχνεύσει και να το αναλύσει. Η βασική αρχή είναι να διαχωριστούν τα σωματίδια σε ένα ηλεκτρικό πεδίο και να προσδιοριστούν το μέγεθος, το σχήμα και ο αριθμός των σωματιδίων ανάλογα με τον ρυθμό της κίνησης τους στο ηλεκτρικό πεδίο.
Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι DMA, εκείνοι που βασίζονται στην ηλεκτρο-μετανάστευση και εκείνων που βασίζονται σε ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης.
Μεταξύ αυτών, το DMA που βασίζεται στη μέθοδο ηλεκτρομανής μετανάστευσης διαιρείται συνήθως σε δύο διαφορετικούς τύπους, δηλαδή τον ανιχνευτή χονδροειδούς σωματιδίων και τον ανιχνευτή λεπτών σωματιδίων. Οι ανιχνευτές χονδροειδών σωματιδίων χρησιμοποιούνται γενικά για την ανίχνευση σωματιδιακών σωματιδίων στον αέρα, όπως η σκόνη άμμου και άνθρακα. Ενώ οι ανιχνευτές λεπτών σωματιδίων χρησιμοποιούνται κυρίως για την ανίχνευση λεπτών σωματιδίων μικρότερη από 2,5 μικρά σε διάμετρο, όπως ο καπνός, η εξάτμιση των αυτοκινήτων κ.λπ.
Ο αναλυτής διαφορικής κινητικότητας, ο οποίος βασίζεται στη μέθοδο ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης, χρησιμοποιείται για την ανάλυση και την ανίχνευση σωματιδίων με παρατήρηση της μορφολογίας και του μεγέθους των σωματιδίων κάτω από ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης υψηλής ανάλυσης.
Οι αναλυτές μικρο-κινητικότητας χρησιμοποιούνται ευρέως σε πολλούς τομείς, όπως η προστασία του περιβάλλοντος, η επαγγελματική υγεία, η ιατρική και η ασφάλεια των τροφίμων.
Στον τομέα της προστασίας του περιβάλλοντος, οι αναλυτές διαφορικής κινητικότητας χρησιμοποιούνται κυρίως για την ανίχνευση των αερομεταφερόμενων σωματιδίων, όπως το PM2.5 και τα άλλα λεπτά σωματίδια, για την αξιολόγηση της κατάστασης της ατμοσφαιρικής ρύπανσης. Στον τομέα της επαγγελματικής υγείας, οι αναλυτές διαφορικής κινητικότητας χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση επιβλαβών σωματιδίων στο χώρο εργασίας για να εξασφαλίσουν την υγεία και την ασφάλεια των εργαζομένων. Στον ιατρικό τομέα, οι αναλυτές διαφορικής κινητικότητας χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση αναπνευστικών ασθενειών για διάγνωση και θεραπεία. Στον τομέα της ασφάλειας των τροφίμων, οι αναλυτές διαφορικής κινητικότητας χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση επιβλαβών σωματιδίων στα τρόφιμα για να εξασφαλίσουν την ποιότητα και την ασφάλεια των τροφίμων.
Συνολικά, ο ανιχνευτής σωματιδίων είναι ένα πολύ σημαντικό τεχνικό εργαλείο. Μπορεί να ανιχνεύσει και να αναλύσει τα σωματίδια σε διαφορετικές περιοχές με διαφορετικές αρχές και μεθόδους ανίχνευσης. Για διαφορετικές ανάγκες ανίχνευσης, μπορούμε να επιλέξουμε διαφορετικούς τύπους ανιχνευτών για παρακολούθηση και ανάλυση σωματιδίων. Και μέσω της χρήσης ανιχνευτών σωματιδίων, μπορούμε να κατανοήσουμε καλύτερα την κατάσταση της ποιότητας του αέρα, έτσι ώστε να διατηρήσουμε το δημόσιο περιβάλλον και την ανθρώπινη υγεία.
