Промышленная очистка газов - Страус В.
Скачать (прямая ссылка):
96
Другие методы гранулометрического анализа частиц
К другим методам гранулометрического анализа, не входящим в три типа классификации, относятся методы электрического стро-бирования и экстинкции света.
На методе электрического стробирования основано действие счетчика Култера, в котором суспензия частиц в электропроводящей жидкости проходит через маленький зазор между двумя электродами. Если между электродами проходит непроводящая частица, напряжение на них снижается пропорционально размерам частицы [563]. Зазор может изменяться от 10 до 1000 мкм, минимальный измеряемый размер частицы равен 0,3 мкм так же, как и при седиментации [71].
Частицы, суспендированные в жидкости или газе, поглощают, отражают или рассеивают свет в зависимости от их размеров, формы, текстуры поверхности и длины волны падающего света. Это явление может быть использовано для гранулометрического анализа частиц, диспергированных в жидкой среде с применением закона Ламберта — Бэра [776]
I1 = I0 exp (—kcl/d) (II-Il)
где Io — интенсивность света в отсутствие затемняющих частиц (т. е. интенсивность света, прошедшего через чистую жидкость); It — интенсивность света после прохода через суспензию; k — коэффициент экстинкции (константа); с — концентрация частиц в единице объема, г/см3; / — длина абсорбционной кюветы; d — диаметр частиц, мкм.
. Практически коэффициент экстинкции различен для частиц разных размеров, поэтому Розе [702] и Розе и Сюлливан [709] предложили уравнение для определения кажущейся удельной поверхности А', в м2/г:
а>к=4г In/o//l (II12>
В этом случае истинная удельная поверхность А может быть найдена из эмпирических соотношений
A0 = 4,5/1'- °-77/р;/4 для 600/рч< А' < 60000/р, (II. 12а)
И
А = 120А’’ 1ZVpVa для 60 000/рч<Л'< 1?0000/рч (11.126)
где рч — плотность частицы.
Разработка приборов, действие которых основано на рассеянии света, вначале проводилась Гаккером, О’Копски и Дойлем {322— 324, 614], которые продемонстрировали фотоэлектрическое устройство для анализа дыма, или «пенетрометр». Прибор весьма чувствителен к низким концентрациям — 0,001 мкг/л диоктилфталата, Диаметр частиц около 0,3 мкм (рис. II-22). Более сложным теоретическим методом является использование спектров Тиндаля высшего порядка и зависимости их от размеров частиц.
7—1144 O7
Рис. II-22. Счетчик аэрозольных частиц [772]:
а — блок-схема электросистемы; б —схема оптической и пробоотборной систем; / — трубка фотомножителя; II — рабочий усилитель; ///— уменьшитель сопротивления; IV— 10-уровневые датчики; V — таймер; V/—управляющая ложка; VII — задвижки; VIII — счетчики; IX — последовательность управления; Я — печатающее устройство; XI — часы; 1 — лампа; 2 — ахроматические конденсаторные линзы; 3 — непрозрачные диски; 4— диафрагма; 5 — линза сбора рассеянного света; 6 — отверстие; 7— расходомер чистого воздуха; 8 — фильтр; 9 — пробоотборная трубка; /0 — общий расходомер.
Сенклер и Ля Мер [772, 773] разработали простой прибор, применимый к монодисперсным аэрозолям. Световой поток проходит через цилиндрическую трубу, где цвета следуют в порядке: фиолетовый — голубой — зеленый — желтый — оранжевый — красный, и в районе 90° последовательность цветов обратная.
Насыщенность и яркость цветов возрастает с увеличением однородности частиц по размерам, а кратность повторения спектраль-. ных серий растет с увеличением размеров частиц. Когда интенсив-, ность рассеянного красного цвета больше, чем зеленого, рассеянный свет приобретает красный цвет. Только в случае очень одно-" родных аэрозолей, когда число спектров может быть подсчитано, легко определить порядок размеров частиц, подсчитав число красных линий.
Наблюдения проводились с помощью телескопа, смонтированного на подвижной тележке такого же типа, какой описан Ланка» стером ,и Штраусом [477], и ,снабженного ,плоским поляризатором}! пропускавшим свет перпендикулярно плоскости наблюдения. Цвета; спектра появляются при размерах частиц несколько меньшв 0,4 мнм, .верхним ,пределом является диаметр частиц около 1,5 мкміі
Альтернативой белому свету может быть источник монохрома'1! тического света, и отраженный свет может измеряться фотоэлект4 рическими средствами. Тогда размер частиц можно рассчитать иё выходного сигнала [683]. В данном случае проблема заключается В том, что, если аэрозоль состоит из частиц с различными показате*1 лями рефракции, необходимо сравнить интенсивность рассеянного света, поляризованного в двух плоскостях [559—561]. На практике
98
существуют значительные затруднения при обоих подходах вследствие шума, существующего в контурах детекторной и усилительной систем. Это затруднение может быть преодолено использованием лазерных пучков высокой интенсивности, которые теперь стали доступными.
В институте Баттель (Франкфурт) [294] был разработан аэрозольный спектрометр, использующий малые углы (<7,5°) рассеяния лазерного (He—Ne) пучка. Вследствие узкой полосы рассеяния (от дифракционной части рассеянного света) результат не зависит от формы и оптических свойств частиц. Метод применим при концентрации до IO4 частиц в 1 см3, поскольку объем, используемый для измерения, равен 0,01 мм3. Нижний предел определения размеров частиц этим методом равен 0,17 мкм, а верхний предел — около 1,5 мкм. Эти исследователи разработали также прибор, который можно использовать для анализа высококонцентрированных частиц (5- IO6 частиц в 1 см3) в потоке.
