摘录: 实用颗粒物测量

前言

想象一下,当您躺在沙滩,享受阳光,让细沙从您指缝流淌。 这些细沙粒的平均粒径大约是0.5 mm/500 µm。 如果将这些细沙颗粒与肉眼无法看见的0.5 µm/500 nm粒径的颗粒相比较,正如将5 m直径的巨石与这些细沙颗粒相比较。 在颗粒物测量领域,这个比方说明了所面临的测量比例问题。 
在评估颗粒特性的过程中需要了解它们的质量和大小的分布。 进行颗粒测量有多种方法可以选用,选择标准不仅仅取决于颗粒的性质。 在本篇文章中,我们希望能够给您介绍德图公司使用的颗粒测量方法的基本信息, 同时为您展示我们的颗粒测试仪器。 您将能找到以下产品的信息及应用案例:

  • testo 338, 柴油发动机烟气的黑度测量仪器
  • testo 380, 根据第一部德国联邦污染控制条例(BImSchV)设计的烟道清理细颗粒测试仪器
  • testo DiSCmini, 手持式纳米颗粒计数仪
  • testo NanoMet3, 车辆排放纳米颗粒物PEMS(便携式排放测量系统)设备

您有更多的建议,或者您希望看到更多内容吗? 请通知我们德图的项目团队吧。 我们将非常愿意在这篇文章后续的修订中考虑您的意见和建议

纳米颗粒物的测量应用非常广泛,德图为您提供相应的测量仪器。

德图颗粒测量 简介

颗粒测量概述

颗粒是多种物质混合的部分,这些物质与其外围介质截然不同 – 气体,比如空气,或者液体。 如果混合物质是由气体及其中漂浮的颗粒组成,那么这叫做气溶胶,而悬浮颗粒指的是液体和固体的混合物。 

在德图公司,我们专业做气溶胶测量 – 也就是在我们周围空气中存在的,或正在被排入其中的颗粒测量。

这类颗粒物的来源或者是天然的,或者是人类活动的结果。 在海滩边当有暴风天气的时候,沙子颗粒被卷起,随风飘散;森林大火及火山喷发时, 飞灰和碳粒会被风吹出几公里远 – 颗粒排放的现象从远古时代就存在了。 只是我们的祖先没有意识到这些颗粒所带来的危险而已。 因此,对于病人奥茨的检查表明,由于他每晚都坐在篝火旁,因此他的肺部沉积了大量燃烧产生的颗粒。 [1]

在当今,城市和村镇中存在的细颗粒主要产生于道路交通, 工业过程以及家庭供暖。 而在另外一方面,夹杂着海盐颗粒的海风表明不是所有的颗粒排放都是对健康有害的。 但不幸的是,人类产生对健康有害的物质仍然在颗粒排放中占很大的比例。 [2]

[1] https://www.researchgate.net/publication/267237729_EFTEM_tells_us_what_the_Tyrolean_Iceman_inhaled_5300_years_ago)
[2] https://www.umweltbundesamt.de/themen/luft/wirkungen-von-luftschadstoffen/wirkungen-auf-die-gesundheit#textpart-1

细沙的平均粒径大约为500微米,细颗粒小于10微米
颗粒大小的比较

我们为何测量颗粒

进行颗粒物的测量有多种原因。 除了在城市中控制颗粒物质的影响外, 测量颗粒的原因还包括评估燃烧过程的效率,或者材料特性的检定。 我们的三款测量仪器可以用于以下多种应用。

健康方面
现今我们几乎采取所有方法维持我们的健康。 我们了解如何恰当地为自己摄取营养,进行体育运动,避免影响健康的活动。 这些都是显而易见的方面。 

但是,当我们谈到最大粒径仅为10 µm的细颗粒时, 非常明显这种对于健康的威胁没办法通过每天早上望向窗外而确定。 当然这些比人类头发细五到八倍的10 µm粒径颗粒会被上呼吸道所过滤,不能进入人类支气管, 1 µm粒径的更细颗粒仍然可以更加深入人体。 至于0.1 µm粒径以下的纳米颗粒, 不仅可以在肺泡上沉积,甚至可以进入血液。 这就意味着,这些颗粒可以被运输到所有的器官中并在那里沉积。[3] 颗粒的表面上经常性地附着有其它物质,如果这些物质包含有害碳氢组份,细颗粒更加成为健康的主要威胁。

这些都是进行细颗粒排放控制,经常性进行浓度测量以验证其成果的充分原因。

一堆篝火舒适而温暖,但同时产生细颗粒

机械效率及过程监控
我们已经明确了居住空间的取暖是细颗粒的来源之一。 这使得我们左右为难: 一方面优化燃烧过程确实减少了颗粒的排放, 但是另外一方面这也使得排放的颗粒粒径更小---颗粒平衡表中偏细的颗粒。 为了使得这些供暖系统的设计更加环保, 不仅需要在这些系统的新产品开发以及优化当中进行颗粒检查,在运行中排放值也需要经常性检查以确认是否达标。 在车辆颗粒排放的经常性检查中也有同样的考量。 在这个方面,柴油机经常被描述为“肮脏的污染源”,经常受到不公正的批评。 对于颗粒过滤器的经常性检查以确认其是否正常工作的确非常重要。 当过滤器正常工作时,现在的柴油机的纳米颗粒排放往往比一条典型的繁忙街道上的空气中更为干净。 在这个领域,直喷式汽油机目前更加是超细颗粒的排放源,产生更多的健康危害。 除了经常性检查外,未来同样需要高效过滤器处理尾气。[4]

材料特性 颗粒的量化并不总是颗粒测量的原因。 测量方法中也包含旨在提供颗粒性质信息的测量方式。 比如说, 如果让颗粒在过程中长大(粒化),增长速度以及可达成的粒径就会影响颗粒稳定性以及颗粒液体中分解速度等参数。

[3] https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/es0522635
[4] https://www.zeit.de/mobilitaet/2017-02/feinstaub-auto-partikelfilter-abgas-diesel-benziner-eu/seite-2

颗粒在液体中溶解的质量也取决于它们粒化的速度

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