Исследование загазованности воздушной среды

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Освоить методику определения концентрации вредных и опасных газов и паров в воздухе рабочей зоны и ознако­миться с предельно допустимыми концентрациями этих веществ в воздухе производственных помещений.

2. ЗАДАНИЕ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬН0Й ПОДГОТОВКИ.

2.1. Изучить устройство универсального газоанализатора УГ-2 и зарисовать схему воздухозаборного устройства (рис.7).

2.2. Ознакомиться с методикой приготовления индикаторных трубок и фильтрующих патронов.

2.3. Освоить методику определения концентрации паров и га­зов в воздухе рабочей зоны.

2.4. Ознакомиться с ПДК вредных веществ (приложение 4).

2.5. Зарисовать форму протокола измерений загазованности воздуха (таблица 3).

3. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.

Многие технологические процессы в сельскохозяйственном производстве связаны с применением или выделением токсичных га­зов (паров), загрязняющих воздух рабочей зоны. Попадая в орга­низм человека через органы дыхания, кожный покров, желудочно-кишечный тракт, они могут вызвать отравление и поражение орга­нов и систем.

ГОСТ 12.1.005-88 устанавливает предельно допустимые кон­центрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны (прило­жение 4). ПДК - концентрации, которые при ежедневной (кроме вы­ходных дней) работе в течение 8 часов в течение всего рабочего стажа могут вызвать заболевания или отклонения в состоянии здоровья в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоя­щего и последующих поколений.

Помимо вредного воздействия газов и паров на работающих, существует опасность взрыва или воспламенения газопаровоздушной смеси в определенных диапазонах концентраций и температур.

Некоторые газы и пары, будучи тяжелее воздуха, могут скап­ливаться в нижней части объема рабочей зоны и вытеснять кисло­род. Такое воздействие производят как нетоксичные газы (угле­кислый газ), так и токсичные. В таких условиях работы (канали­зационные колодцы и др. объекты) опасность представляет недос­таток кислорода. Работать без изолирующих средств защиты при концентрации кислорода менее 17% не разрешается.

В связи с этим за содержанием вредных газов и паров должен устанавливаться непрерывный или периодический контроль. Свое­временное обнаружение ядовитых веществ в воздухе и защита от них имеют большое значение для обеспечения безопасной и безвредной работы.

5 . ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ.

5.1. Воздухозаборное устройство УГ-2.

Рис. 7 Универсальный газоанализатор УГ-2: 1 – корпус воздухозаборного устройства; 2 – шток; 3 – направляющая втулка; 4 – пружина; 5 – резиновый сильфон; 6 – отверстие для хранения штока; 7 – индикаторная трубка; 8 – резиновая трубка; 9 – стопор

Основу лабораторной установки составляет воздухозаборное устройство УГ-2, схема которого представлена на рис.8. Оно слу­жит для забора определенного объема исследуемого воздуха при просасывания его через индикаторную трубку.

Устройство состоит из резинового сильфона 5, стакана с пружиной 4, находящихся внутри корпуса I. Во внутренних гофрах сильфона установлены распорные кольца для придания жесткости сильфону и сохранения постоянства объема.

Неподвижная втулка 3 служит для направления штока 2 при сжатии сильфона.

На штуцер с внутренней стороны надета резиновая трубка 8, соединенная внизу с внутренней полостью сильфона. Свободный ко­нец резиновой трубки служит для присоединения индикаторной трубки 7 при анализе.

На штоке имеются четыре профильные канавки с двумя углубле­ниями для фиксации верхнего и нижнего положений штока стопором 9. Расстояние между углублениями на канавках подобрано та­ким образом, чтобы при ходе штока от одного углубления до друго­го сильфон забирал заданный объем исследуемого воздуха. У голов­ки штока нанесены цифры, показывающие объем просасываемого воз­духа в см³.

Принцип определения концентрации газа основан на изменении окраски слоя порошка в индикаторной трубке после просасывания через нее воздухозаборным устройством воздуха рабочей зоны про­изводственных помещений. Длина окрашенного столбика индикаторно­го порошка в трубке пропорциональна концентрации анализируемого газа в воздухе и измеряется по шкале, градуированной в мг/м³. Шкала имеется на этикетке в коробке с комплектом индикаторных средств, а также представлена на лицевой панели лабораторного стенда.

Лабораторная установка.

Н а рис.8 приведена схема лабораторной установки, включаю­щей стенд 8, в котором имеются сосуд 12 с различными газопаровоздушными смесями, указанными на этикетках. Эти сосуды можно поочередно соединять с индикаторной трубкой 3 и далее с воздухозаборным устройством УГ-2 с помощью трубок 2, 4, 6 и 9. При оп­ределении концентрации паров бензина, ксилола, толуола следует дополнительно включать в эту цепь перед индикаторной трубкой фильтрующий патрон 5. При просасывании анализируемого воздуха необходимо открыть краны 7 и 10. Посредством трубки 11 сосуд 12 соединяется перед началом опыта с атмосферой, что препятствует созданию в нем разрежения и обеспечивает хорошее просасывании воздуха.

Рис.8 Схема лабораторной установки:

1 - воздухозаборное устройство УГ-2; 2,4,6 и 9 -соединительные трубки; 3 - индикаторная трубка; 5 - фильтрующий патрон; 7,10 - кран; 8 - стенд; 11 - трубка для соединения с атмосферой; 12 -сосуд с анализируемым газом.

6.ПОДГОТОВКА УНИВЕРСАЛЬНОГО ГАЗОАНАЛИЗАТОРА УГ-2 К РАБОТЕ.

Перед началом работы необходимо:

- изготовить индикаторные трубки;

- изготовить фильтрующие патроны;

- проверить герметичность воздухозаборного устройства УГ-2.

6.1. Изготовление индикаторных трубок.

Необходимые принадлежности для изготовления индикаторных трубок входят в комплект индикаторных средств (КИС). Принадлежности для изготовления индикаторных трубок: трубка стеклянная индикаторная; стержень, воронка, ампула с индикаторным порошком, заглушка, трубка резиновая, ампула; штырек. Индикаторные трубки изготавливают в следующей последова­тельности. В один конец стеклянной трубки (см. рис.10) вставляют стержень, в противоположный конец трубки вкладывают тампон из ваты и штырек, уплотняют вату с помощью стержня до 2-3 мм. Вынимают стержень. Через воронку в эту трубку насыпают до края индикаторный порошок из ампулы, которую вскрывают перед употреблением. Ампулу с оставшимся индикаторным порошком сразу же закрывают заглушкой с помощью резиновой трубки или оставшийся в ампуле индикаторный порошок пересыпают в пустую ампулу и за­тем запаивают ее.

Постукивая пальцем или стержнем по стенке трубки, удержи­ваемой вертикально, уплотняют стержнем столбик индикаторного по­рошка и вкладывают ватный тампон толщиной 2-3 мм во второй ко­нец трубки. Недостаточное уплотнение порошка приводит к увели­чению длины окрашенного столбика и искажению результата анали­за. Правильность уплотнения индикаторного порошка в трубке конт­ролируется продолжительностью хода штока до защелкивания. Если эта продолжительность меньше указанной на шкале, то индикатор­ный порошок уплотнен в трубке слабо и наоборот.

После проведения исследования воздуха из отработанных ин­дикаторных трубок с помощью стержня извлекают ватные тампоны, а порошок высыпают в емкость для мусора.

6.2. Изготовление фильтрующих патронов.

При определении концентрации окиси углерода, сернистого ангидрида, окислов азота, паров бензина, этилового спирта и не­которых других веществ необходима предварительная очистка воз­духа от примесей и влаги, мешающих определению. С этой целью перед индикаторной трубкой помещается фильтрующий патрон.

Фильтрующий патрон на бензин изготовляется из ма­териалов КИС в следующей последовательности. В узкий конец патрона вкладывают тампон из ваты и уплотня­ют его стержнем до 4-5 мм. При помощи воронки через широкий ко­нец патрона насыпают из предварительно вскрытой ампулы поглоти­тель № 3 до второй отметки, а из другой ампулы поглотитель № 2. В широкий конец патрона также вкладывают ватный тампон и уплот­няют его до 4-5 мм. Оба конца фильтрующего патрона немедленно закрывают стеклянными заглушками с помощью резиновой трубки длиной 15-20 мм.

6.3. Проверка герметичности воздухе заборного устройства УГ-2.

Необходимо сжать сильфон, введя в него шток, до верхнего отверстия на объеме 400 см³, и зафиксировать его в этом положе­нии. Затем перегнуть резиновую трубку и зажать ее зажимом.

Отводят фиксатор, придерживая сверху шток, и отпускают его после первоначального рывка штока.

Воздухозаборное устройство УГ-2 считают герметичным, если в течение 10 мин не наблюдается заметного перемещения штока.

7.ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

7.1. Изготавливают 3-4 индикаторных трубки, а при необходи­мости и фильтрующий патрон (в зависимости от вида газа).

7.2. Открывают крышку воздухозаборного устройства УГ-2, бе­рут из гнезда шток и отведя фиксатор, вставляют шток в направ­ляющую втулку так, чтобы наконечник фиксатора скользил по ка­навке штока, над которой указан просасываемый объем воздуха по приложению 5.

7.3. Давлением руки на головку штока сильфон сжимают до тех пор, пока конец фиксатора попадает в верхнее углубление в ка­навке штока. При этом конец резиновой трубки оставляют свободным.

7.4. Индикаторную трубку с одной стороны присоединяют к ре­зиновой трубке воздухозаборного устройства УГ-2, а с другой сто­роны к фильтрующему патрону (узким концом встык) при наличии в анализируемом воздухе паров (газов), мешающих определению, на­пример, при определении концентрации паров бензина. Если таких нет, например, при измерении концентрации аммиака, то индикатор­ная трубка вторым концом посредством резиновой трубки присоеди­няется к сосуду с анализируемым газом (см. рис.8).

7.5. Открывают краны 7 и 10 на лабораторной установке.

7.6. Надавливая одной рукой на головку штока, другой отводят фиксатор. Как только шток начинает двигаться, фиксатор отпуска­ет и включают секундомер. Когда фиксатор войдет в нижнее углубление канавки штока, слышен щелчок, но просасывание воздуха еще продолжается. Общее время просасывания воздуха должно соответствовать указанному в приложении 5.

7.7. По истечении общего времени просасывания включают секундомер, отсоединяют индикаторную трубку и закрывает краны 7 и 10. Концентрацию определяемого газа (пара) находят, совмещая ниж­нюю границу столбика окрашенного порошка индикаторной трубки с нулевой отметкой измерительной шкалы этикетки. Цифра на шкале, совпадающая с верхней границей окрашенного столбика порошка, указывает концентрацию определяемого газа

7.8. Измерения проводят не менее 2-3 раз, каждый раз новой индикаторной трубкой. За результат измерения принимает среднее арифметическое значение.

7.9. Результат измерения концентрации газа приводят к нор­мальным условиям: температура 293°К, атмосферное давление 101,3 кПа (760 мм рт. ст.), относительная влажность 60%.

Концентрацию при нормальных условиях в мг/м³ вычисляют по формуле:

(4)

Где С_t,,y,p - результат измерения концентрации вредного вещест­ва при температуре окружающего воздуха t°С, от­носительной влажности, % и атмосферном давлении Р кПа, мг/м³;

К - поправочный коэффициент, учитывающий влияние тем­пературы и влажности окружающего воздуха на пока­зания индикаторных трубок.

При определении концентрации аммиака поправочный коэффициент находят по графику.

Для нахождения концентрации паров углеводородов нефти попра­вочный коэффициент определяют по табл.2.

Таблица 2 Зависимость поправочных коэффициентов от температуры воздуха

Температура воздуха, ºС	Поправочный коэффициент
10	1,22
15	1,14
20	1,00
30	0,95

При определении концентрации остальных газов поправочные коэффициент не учитывается.

7.10. Результаты измерений и вычислений занести в протокол (табл.3). Сделать вывод.

7.11. Подготовить (устно) ответы на контрольные вопросы и сдать работу преподавателю.

7.12. Из отработанных индикаторных трубок с помощью стержня извлечь ватные тампоны, а индикаторный порошок высыпать в ем­кость для мусора.

Таблица 3 Протокол измерений загазованности воздуха

Наименование параметров	Единица измерения	Значение
1	2	3
Анализируемый газ или пар	-
Объем просасываемого воздуха	См^3
Общее время просасывания	С
Цвет индикаторного порошка до анализа	-
Цвет индикаторного порошка после анализа	-
Результаты измерений 1 2 3 среднее с учетом поправочного коэффициента К= Сн
	мг/м^3
	мг/м^3
	мг/м^3
	мг/м^3
	мг/м^3
Предельно допустимая концентрация по ГОСТ 12.1.005-88, ПДК	мг/м^3
Относительное повышение ПДК	%

Вывод;

8. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. Что такое ПДК?

2. Пары каких веществ, содержащихся в воздухе рабочей зоны, более вредны для человека: аммиака, хлорофоса или топливного бензина?

3. В чем состоит принцип измерения концентрации вредных га­зов в воздухе с помощью индикаторных трубок?

4. Что обозначают цифры на головке штока воздухозаборного устройства УГ-2?

5. Сколько времени требуется для определения концентрации паров аммиака в воздухе при загазованности более 2 ПДК, если имеется приготовленная индикаторная трубка?

6. Почему описанный метод определения концентрации вредных газов (паров) можно назвать экспресс методом?

7. В чем разница по назначению между индикаторной трубкой и фильтрующим патроном?

8. Как приготовить индикаторную трубку?

9. Как приготовить фильтрующий патрон для определения кон­центрации бензина?

10. От чего зависит общее время просасывания воздуха (его объем) через индикаторную трубку?

Лабораторная работа №3.