气溶胶粒度分布采样器

当今气溶胶对人体健康的潜在影响，已愈来愈受到重视，因而对各种空气污染的采样监测就更加迫切，空气中粒子的数量及其大小分布乃是评价其危害的两个的指标。TW-QW8气溶胶粒度分布采样器可同时测定两参数，而且捕获率高、结构牢固、性能稳定、使用方便。

一、气溶胶粒度分布采样器用途

TW-QW8气溶胶粒度分布采样器是一种多级多孔联级式撞击器，用作测量空气中各种固体和液体粒子的大小分布情况和总的含量程度。可广泛用于环境保护、劳动卫生、大气科学等部门作气溶胶含量及其大小分布的采样监测以及有关科研教学部门作气溶胶的采样研究，为评价空气环境污染的危害及其治理措施提供科学依据。

二、气溶胶粒度分布采样器工作原理

TW-QW8气溶胶粒度分布采样器模拟人体呼吸道的解剖结构及其空气动力学特征，采用惯性撞击原理，将悬浮在空气中的粒子按其空气动力学等效直径的大小，分别收集在各级采集板上，然后通过称重或其它物理化学的方法进行分析，以评价环境气溶胶对人体健康的危害程度。  

图1  采样器模拟人类呼吸系统

图1给出不同空气动力学等效直径的粒子在人体呼吸系统中的沉降部位，采样器的设计尽可能模拟这一特性。惯性撞击原理早在五十年代就已经提出来了。图2给出一个喷孔附近粒子运动轨迹的示意图。在一定的气流速度时，一些惯性较大的粒子将撞击到采集板上，而那些惯性较小的粒子则随气流绕行而进入下一级，在喷孔的几何尺寸和气流速度一定的条件下，不同空气动力学等效直径的粒子其撞击概率是不同的，其特性可用撞击效率曲线，一般常用撞击效率为50%的直径值作为这一级撞击器的截断直径，并假设空气动力学等效直径大于截断直径的粒子将被99%地撞击。

图2  粒子运动轨迹示意图

三、气溶胶粒度分布采样器结构

整套仪器由撞击器、采集板、前分离器、主机（流量计）及三脚架组成。

1、撞击器  撞击器是由八级带有微小喷孔的铝合金圆盘及一级过滤器构成，圆盘下方放采集板，圆盘之间用胶圈密封，用底座上三个弹簧挂钩把九级圆盘固定在一起。圆盘上环形排列精密的喷孔，当空气进入采样口后，气流速度逐级增高，不同大小的粒子按空气动力特征分别撞击在相应的采集板上，每级收集到粒子大小范围取决于该级的喷孔速度和上级的截挡状况。没被收集的粒子随着板边周围的气流进入下一级，以此类推，一直加速到足以被撞击为止。

第8级是备用过滤器，可装Φ80mm的滤膜，通常使用玻璃纤维滤膜，没有收集到的亚微米粒子被滤膜捕获。

每级有一个可装卸的不锈钢采集板，第 0、1级的采集板在中心部位有φ22.5mm的孔，可使气流从中心通过。

2、前分离器  在含有大于10μm粒子的环境中采样，必须使用前分离器，以便防止粒子反弹和重复输送，如果不使用前分离器，对于较大的粒子就会产生明显的误差。前分离器是一个进气管和三个出气管的撞击室。这种设计能大大降低涡流，并且收集到几克重粒子的情况下也不过载。

使用前分离器时，用前分离器取代撞击器上部的进气口，用三个弹簧挂钩固定在撞击器上，无需再作调节。

3、主机  28.3L/min采样流量由一个连续运转的抽气机提供，由流量调节旋钮的控制采样流量，玻璃转子流量计指示流量。

四、气溶胶粒度分布采样器技术性能

1、捕获率：100﹪

2、采集粒子范围

3、采样流量：28.3L/min（可调）

4、电源： AC:220V

5、功率：35W

6、重量：5kg (撞击器1.5kg  前分离器0.4kg  主机3kg )

7、体积： 撞击器φ98mm×212mm     前分离器φ89mm×80mm

      主机200mm×150mm×125mm

五、气溶胶粒度分布采样器使用方法

（一）流量校正

TW-QW8气溶胶粒度分布采样器的标准采样流量是28.3 L/min，采样前校正好流量。

1、必须保证圆盘孔眼通畅，按顺序装配好撞击器，注意放好各级间密封圈，挂上三个弹簧挂钩。

2、用橡胶管连接撞击器出气口→主机进气口。取下撞击器进气口上盖。

3、主机接上电源，按下主机上“电源开关”，调节“流量调节”旋钮，使流量计的转子稳定在28.3L/min。

（二）清洗处理

1、用中性洗涤剂温水清洗撞击器和采集板，用超声波清洗，以除去喷孔的塞物。清洗后擦干或用无毛纸巾吸干。

2、用手拿撞击盘和采集板的边缘，不要让皮肤油脂沾到喷孔和采集面上。

3、检查各级喷孔，若发生堵塞，用电吹风或便携的氟利昂枪去清洁喷孔，或用备用细针轻轻清除，决不可用硬质物件处理，以保证喷孔的精确度。

4、准备好φ80mm玻璃纤维滤膜（7片/次），及中心位置开孔（φ22.5mm）的玻璃纤维滤膜（2片/次）。可采用其它采集衬垫物如纤维素、铝箔、维尼龙等材料。　　

（三）现场采样

1、将三脚架支开并锁紧，把三脚架顶部的圆盘调至水平，撞击器放置在圆盘上，主机放在桌上或地上，用橡胶管连接撞击器出气口→主机进气口。

2、将撞击器三个弹簧挂钩拉下，取下各级撞击盘，把φ80mm的玻璃纤维滤膜，放入第八级过滤器中，把0型圈压在滤膜上。

3、依次放入不锈钢采集板，采集板安放在三个凸起有槽口的定位块上，以防止活动。第0、1级的采集板中心位置有φ22.5mm的孔。

4、把φ80mm的玻璃纤维滤膜放入不锈钢采集板内，表面必须同采集板弯边顶部一平，以保持喷孔与采集面的距离。第0、1级采集板上的滤膜中心有圆孔。

5、也可将不锈钢采集板底面朝上放置，底面涂抹硅油或真空脂进行采样。

6、把顶部的进气口或者前分离器安装就位，挂上三个弹簧挂钩。

7、取下进气口上盖，启动主机进行采样。可用配备的定时器设定采样时间。

8、采样完毕，记录采样时间，取出采集板和滤膜，注意顺序和编好号码，以备重量分析或化学检测。

六、 气溶胶粒度分布采样器结果分析（采样数据说明）

1、确定撞击器各级滤膜的重量变化。

2、把各级称重变化加起来，以获得所采集的粒子总称重。

3、采样流量：28.3L/min（可调）

4、把粒子密度看作是1.0g/cm3，这样可以按等效气溶胶直径报告粒子大小。

注意：把前分离器部分加到0级层，这两部分之和大于0级的Dp50。前分离器并没有提供规格的截挡尺寸，但是它能防止粒子回弹和重复输送，从而使撞击器有效地工作。

5、利用图1，选择各级粒径范围的最小值，该值代表每级有效截挡直径        （ECD）。 图3也能获得这个ECD。

6、把结果绘制在概率对数纸上，纵轴坐标是ECD值，而横轴坐标是小于称重范围的累积百分比值（图4）。

7、假设一个对数的正常状态粒子检测分布，那么粒子检测重量的标准偏重 

无论如何这两个标准偏差都是不等的（就像在双峰分布中所表示的那样），因此不能用直线表示检测大小的分布（实际上不是常对数分布）。表示标准偏差的方法是：σg=（84.13% 直径÷15.87%直径）1/2。

通常粒子大小数据应以图表表示，而很少报告平均直径和标准称重偏差。由于把ECD和累积百分比绘制在概率对数纸上，所以任何规格范围的粒子含量都能确定出来。

8、从表1和图4可以看出，这种假设的样品，大约97%是可以呼吸的（＜7μm）,它的平均直径是2.0μm，标准重量偏差是1.9μm。

七、TW-QW8型气溶胶粒度分布采样器示意图

 表1  数据介绍