H? th?ng ti?n x? ly l?y m?u khí

I. Tổng quan về hệ thống

Hệ thống tiền xử lý lấy mẫu khíNó là liên kết quan trọng giữa các điểm lấy mẫu khí và dụng cụ phân tích. Chức năng chính của nó là xử lý vật lý hoặc hóa học của khí ban đầu thu được, loại bỏ các thành phần gây nhiễu, điều chỉnh trạng thái khí và đảm bảo rằng khí đi vào dụng cụ phân tích phù hợp với yêu cầu phát hiện thiết bị, do đó cải thiện độ chính xác, độ tin cậy và ổn định của kết quả phân tích. Hệ thống này được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như giám sát môi trường, kiểm soát quy trình công nghiệp, thí nghiệm nghiên cứu khoa học và y tế, và là một phần quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng dữ liệu phân tích khí.

II. Thành phần hệ thống và các bộ phận chức năng

(I) Đơn vị lấy mẫu

Đơn vị lấy mẫu là một phần của hệ thống tiếp xúc trực tiếp với môi trường khí được đo và chịu trách nhiệm lấy hoặc thu thập khí mục tiêu từ điểm lấy mẫu vào hệ thống.

1. Đầu dò mẫu/Mẫu ống: Chọn vật liệu phù hợp (như thép không gỉ, PTFE, thủy tinh, v.v.) và cấu trúc theo môi trường lấy mẫu khác nhau và đặc tính khí (chẳng hạn như nhiệt độ, độ ẩm, hàm lượng bụi, ăn mòn, v.v.). Ví dụ, trong lấy mẫu khí ống khói nhiệt độ cao, đầu dò lấy mẫu kim loại với áo khoác làm mát thường được sử dụng; Trong lấy mẫu khí sạch, một ống lấy mẫu thủy tinh hoặc thạch anh đơn giản có thể được sử dụng. Đầu dò lấy mẫu nên được thiết kế để giảm thiểu nhiễu dòng không khí và đảm bảo thu thập mẫu khí đại diện.

2. Bơm mẫu: Cung cấp năng lượng để vận chuyển mẫu khí từ điểm lấy mẫu đến đơn vị xử lý tiếp theo. Chọn loại bơm lấy mẫu phù hợp theo lưu lượng, áp suất cần thiết cho hệ thống cũng như tính chất khí, chẳng hạn như bơm màng, bơm nhu động, bơm trục vít, v.v. Sự ổn định dòng chảy và khả năng áp suất âm của bơm mẫu là các chỉ số hiệu suất chính ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả lấy mẫu và đại diện mẫu.

3. Kiểm soát dòng chảy và thiết bị đo lườngB5-03=giá trị thông số Ki, (cài 3)MFC), đồng hồ đo lưu lượng rotor, đồng hồ đo lưu lượng xà phòng, vv để kiểm soát chính xác và đo lưu lượng của khí lấy mẫu. Lưu lượng mẫu ổn định là một yếu tố quan trọng để đảm bảo tính lặp lại của kết quả phân tích, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho việc phân tích định lượng.

(ii) Đơn vị tiền xử lý

Các đơn vị tiền xử lý là cốt lõi của hệ thống, sử dụng nhiều kỹ thuật xử lý để loại bỏ các yếu tố gây nhiễu cho các đặc tính mẫu khí khác nhau và yêu cầu phân tích.

1. Thiết bị lọc: Được sử dụng để loại bỏ các hạt vật chất từ khí (bụi, bình xịt, v.v.). Các bộ lọc thường được sử dụng là bộ lọc thiêu kết kim loại, màng lọc sợi thủy tinh, màng lọc PTFE, v.v. Việc lựa chọn bộ lọc cần xem xét hiệu quả lọc, kích thước khẩu độ, khả năng chịu nhiệt độ và khả năng chống ăn mòn. Nó nên được thay thế hoặc làm sạch thường xuyên để ngăn chặn tắc nghẽn ảnh hưởng đến dòng chảy và hiệu quả lọc.

2. hút ẩm/Thiết bị sấyĐiều trị hút ẩm là cần thiết khi hàm lượng hơi ẩm quá cao trong khí có thể gây nhiễu cho thiết bị phân tích hoặc kết quả phát hiện (chẳng hạn như làm hỏng cảm biến, gây ngưng tụ, hấp phụ hoặc phản ứng ảnh hưởng đến một số thành phần khí). Các phương pháp phổ biến bao gồm:

hoặcLàm mát hút ẩm: Làm mát khí dưới điểm sương bằng cách làm lạnh bán dẫn hoặc làm lạnh máy nén, làm cho nước ngưng tụ kết tủa, thích hợp cho dòng chảy lớn, khí có độ ẩm cao, nhưng có thể dẫn đến mất thành phần khí một phần dễ tan trong nước.

hoặcHấp thụ khô: Loại bỏ độ ẩm bằng cách sử dụng tác dụng hấp phụ của các chất hút ẩm như silica gel, sàng phân tử, canxi clorua, phốt pho pentoxide, v.v. Chất hấp phụ có khả năng hấp phụ nhất định và cần được tái tạo hoặc thay thế thường xuyên. Đối với yêu cầu điểm sương thấp, hai tháp chuyển đổi hấp phụ khô thường được sử dụng để đạt được công việc liên tục.

3. Loại bỏ nước (phương pháp hóa học)/脱水Trong một số trường hợp cụ thể, các tác nhân hóa học có thể được sử dụng để hấp thụ độ ẩm, chẳng hạn như axit sulfuric đậm đặc (nhưng cần lưu ý khả năng ăn mòn mạnh và hấp thụ một số loại khí).

4. Thiết bị thành phần khí trừ nhiễu: Nếu mẫu chứa các thành phần khí khác gây nhiễu cho phân tích mục tiêu, cần phải loại bỏ có chọn lọc. Ví dụ:

hoặcChất hấp phụ chọn lọc: chẳng hạn như than hoạt tính có thể hấp thụ hơi hữu cơ, chất hogalat có thể loại bỏ oxy (trong điều kiện cụ thể), chất hấp thụ kiềm (chẳng hạn nhưSản phẩm NaOHmạc đường ruột muqueuses digestives (CO₂、SO₂、HCletc), chất hấp thụ axit (nhưH₂SO₄mạc đường ruột muqueuses digestives (NH₃và như vậy).

hoặcThiết bị chuyển đổi xúc tácSử dụng chất xúc tác để chuyển đổi khí gây nhiễu thành các chất vô hại hoặc không gây nhiễu. Ví dụ, sử dụng lò biến đổi sẽNO₂Chuyển đổi thànhKhônghoặc oxy hóa một số chất gây nhiễu hữu cơ dưới tác dụng của một chất xúc tác cụ thể thànhCO₂vàH₂O。

5. Thiết bị sưởi ấm và cách nhiệt: Trong quá trình lấy mẫu và truyền, để ngăn chặn sự ngưng tụ thành phần điểm sôi cao trong khí hoặc một số thành phần phản ứng dễ bị thay đổi do giảm nhiệt độ, cần phải làm nóng và giữ nhiệt cho đường lấy mẫu và một số bộ phận tiền xử lý. Ví dụ, thu thập khóiChất VOCThông thường, cần phải đun nóng toàn bộ (ví dụ:120℃hoặc180℃) Để ngăn ngừa tổn thất ngưng tụ.

6. Thiết bị làm giàu và cô đặc: Khi nồng độ thành phần khí được đo thấp hơn so với phát hiện của dụng cụ phân tích, cần phải làm giàu thành phần mục tiêu. Phương pháp phổ biến là chất hấp phụ rắn-Khử phụ nhiệt, cô đặc bẫy lạnh ở nhiệt độ thấp, v.v. Ví dụ, dấu vết trong khí quyểnChất VOCPhân tích thường được áp dụngTenaxCác chất hấp phụ được làm giàu.

(III) Đơn vị truyền tải

Chịu trách nhiệm vận chuyển ổn định, không mất đất của khí sạch sau khi tiền xử lý đến dụng cụ phân tích.

1. Đường truyềnCác sản phẩm liên quan: Bột địa gia vị, bột địa gia vị, bột địa gia vị, bột địa gia vị, bột địa gia vị, bột địa gia vị, bột địa gia vị, bột địa gia vị, bột địa gia vị, bột địa gia vị, bột địa gia vị, bột địa gia vị, bột địa gia vị, bột địa gia vị, bột địa gia vị, bột địa gia vị, bột địa gia vị, bột địa gia vị, bột địa gia vị, bột địa gia vị, bột địa gia vị (Sản phẩm PTFE) Ống, ống thép không gỉ, v.v. Đường ống phải càng ngắn càng tốt, giảm thể tích chết và tránh sự hấp phụ, phân tích hoặc phản ứng của khí trong quá trình truyền. Đối với các loại khí cần truyền nhiệt, nên sử dụng đường ống dẫn nhiệt.

2. Thiết bị ổn định dòng chảy ổn định: Trước khi vào dụng cụ phân tích, đôi khi cần phải ổn định thêm áp suất và lưu lượng khí để đảm bảo rằng dụng cụ hoạt động trong điều kiện.

d) Đơn vị kiểm soát và giám sát

Với sự gia tăng tự động hóa, hiện đạiHệ thống tiền xử lý lấy mẫu khíThường được trang bị các đơn vị kiểm soát và giám sát.

1. Cảm biến: Chẳng hạn như cảm biến nhiệt độ, cảm biến độ ẩm, cảm biến áp suất, cảm biến mức (để phát hiện nước ngưng tụ), v.v., theo dõi thời gian thực các thông số hoạt động của từng bộ phận chính của hệ thống.

2. bộ điều khiển: Ví dụHệ thống PLC(Bộ điều khiển logic lập trình), chip đơn, máy tính điều khiển công nghiệp, v.v., theo thông tin phản hồi của cảm biến, tự động điều khiển từng bộ phận thực hiện (chẳng hạn như khởi động và dừng bơm lấy mẫu, điều chỉnh bộ điều khiển lưu lượng, công tắc của thiết bị sưởi ấm, kích hoạt thiết bị báo động, v.v.), để nhận ra hoạt động tự động của hệ thống và chẩn đoán lỗi.

3. Thiết bị hiển thị và báo động: Nó được sử dụng để hiển thị các thông số trạng thái hoạt động của hệ thống (lưu lượng, nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, v.v.) và thông tin về sự cố và phát ra âm thanh, tín hiệu báo động ánh sáng khi có điều kiện bất thường (chẳng hạn như dòng chảy quá hạn, tắc nghẽn bộ lọc, nhiệt độ bất thường, áp suất nguồn không khí không đủ, v.v.) để cảnh báo người vận hành về thời gian xử lý.

III. Nguyên tắc thiết kế hệ thống

1. Mẫu đại diệnThiết kế hệ thống phải đảm bảo rằng các mẫu khí thu được có thể phản ánh đúng thành phần và nồng độ khí của điểm lấy mẫu, tránh ô nhiễm, mất mát hoặc thay đổi thành phần trong quá trình lấy mẫu.

2. Mục tiêu: Theo tính chất của khí được đo (thành phần, nồng độ, nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, hàm lượng bụi, ăn mòn, v.v.) và các yêu cầu của dụng cụ phân tích, chọn công nghệ và thiết bị tiền xử lý phù hợp để đạt được mục tiêu.

3. Hiệu quả cao: Quá trình tiền xử lý phải nhanh chóng và hiệu quả để loại bỏ các yếu tố gây nhiễu, rút ngắn thời gian xử lý mẫu càng nhiều càng tốt và giảm lưu giữ mẫu trong hệ thống.

4. Ổn định&độ tin cậy: Tất cả các bộ phận của hệ thống nên chọn sản phẩm có chất lượng đáng tin cậy, thiết kế quy trình công nghệ hợp lý để đảm bảo hoạt động ổn định lâu dài và giảm khối lượng bảo trì.

5. Tự động hóa và thông minh hóa: Trong trường hợp điều kiện cho phép, cố gắng cải thiện mức độ tự động hóa của hệ thống, nhận ra không giám sát, lấy mẫu tự động, xử lý tự động, ghi và truyền dữ liệu tự động, nâng cao hiệu quả làm việc và độ tin cậy của dữ liệu.

6. Bảo mật: Đối với việc lấy mẫu khí độc hại, độc hại, dễ cháy và dễ nổ, hệ thống phải có độ kín tốt và các biện pháp bảo vệ an toàn để ngăn chặn rò rỉ khí gây thương tích cho người hoặc ô nhiễm môi trường.

7. Bảo trì dễ dàng: Cấu trúc hệ thống phải dễ vận hành, bảo trì và sửa chữa, và các thành phần quan trọng phải dễ dàng thay thế.

IV. Lĩnh vực ứng dụng

1. Giám sát chất lượng không khí môi trường: trong khí quyểnSO₂、NOx、CO、O₃、Chất VOC、Chất lượng PM2.5、PM10Các chất ô nhiễm khác được lấy mẫu và xử lý trước.

2. Giám sát khí thải nguồn ô nhiễm cố định: Giám sát các chất ô nhiễm trong khí thải từ các nhà máy điện, nhà máy hóa chất, nhà máy thép, v.v.

3. Phân tích khí quy trình công nghiệp: Trong quá trình sản xuất công nghiệp như hóa dầu, luyện kim, chất bán dẫn, lên men thực phẩm, giám sát trực tuyến các thành phần khí quá trình để tối ưu hóa quy trình sản xuất, đảm bảo chất lượng sản phẩm và sản xuất an toàn.

4. Giám sát chất lượng không khí trong nhàGiám sát không khí trong phòng.TVOC、CO₂Đợi đã.

5. Thí nghiệm khoa học: Cung cấp khí mẫu phù hợp với yêu cầu cho các dụng cụ phân tích khí trong phòng thí nghiệm.

6. Lĩnh vực y tế: Chẳng hạn như giám sát khí gây mê, phân tích khí thở ra, v.v.

7. Giám sát khẩn cấpLấy mẫu nhanh và phân tích tiền xử lý các khí độc hại và độc hại từ các sự kiện ô nhiễm môi trường đột ngột hoặc tại hiện trường tai nạn.

Hệ thống tiền xử lý lấy mẫu khíHiệu suất liên quan trực tiếp đến chất lượng dữ liệu phân tích khí, vì vậy trong quá trình thiết kế, lựa chọn, lắp đặt và vận hành và bảo trì, các yếu tố ảnh hưởng khác nhau phải được xem xét đầy đủ, cấu hình tối ưu theo kịch bản ứng dụng cụ thể và yêu cầu phân tích để đảm bảo hệ thống có thể hoạt động ổn định và đáng tin cậy trong thời gian dài.