大气污染控制工程实验讲义.doc

实验一：管道中空气粉尘浓度测定 一实验目的我国以质量为测尘标准，采用滤膜法测尘。监测管道中空气粉尘浓度的高低，是检查与评价工作场所卫生条件以及环境卫生质量的重要指标之一，还是鉴定生产工艺及通风防尘措施是否有效的主要依据。该法一般用于监测常温、常压下粉尘浓度不高的工作场所中空气粉尘浓度的高低。本实验使学生全面掌握管道中滤膜法测定空气中粉尘浓度的方法。( 室外大气中、劳动环境中含尘浓度的测定方法与此相同，其测定具体技术要求可查阅有关资料) 。二实验原理滤膜法测尘系统如图1所示。 图1 DFS-2型多功能防尘实验装置l 通风板2风机3净化箱4笛型管 5取样斗 6软管 7整流格 8旋风器 9整流格 10均速管 11分散器 12发尘器 13底架 14灰斗 15微压计 16采样器在抽气机的作用下，使一定体积的含尘空气通过滤膜，其中的粉尘被阻留在滤膜上，根据采样前后滤膜的增重（即扑尘量）和通过滤膜的空气量（用流量计测定），即可计算出空气中得粉尘浓度。三使用仪器及材料DFS-2型多功能防尘实验装置1台 ；万分之一电子天平1台；粉尘采样器2台；滤膜5片。四实验步骤1滤膜的准备：从干燥皿中取出待用的滤膜五片（备用滤膜要事先放在干燥皿内干燥），用镊子取下两面衬纸，用万分之一天平分别称重（滤膜初重毫克左右），在实验记录上记好每片滤膜初重，将称好的滤膜用滤膜夹夹好放入编号的滤膜盒内，备用。2将滤膜连夹放入采样头内拧紧，按图连接采样管路。3开动采样器，调节流量计到毫升（流量根据发尘浓度、采样时间确定，在采样过程中始终保持此采样流量）。4开动实验装置风机，同时开始计时。5采样分钟末关闭发尘器关闭采样器关闭风机。6取出滤膜夹，将采样后的滤膜及滤膜夹一起放入干燥皿内干燥两小时，（学生实验主要学习实验方法，可以适当减少干燥时间）。7把干燥好的滤膜放在天平上称重（末重），根据膜上粉尘多少加栽适量砝码按上述方法称重。五数据记录及处理计算粉尘浓度（粉尘浓度, mg/m3）1000（gg）/Qt式中：g 采样后滤膜夹粉尘的重量，mgg 采样前滤膜的重量，mgQ 采样流量，l/mint采样时间, min表1管道中空气粉尘浓度的实验记录表测点膜号初重mg末重mg增重mg流量l/min时间min体积m3浓度mg/m31234备注：等速采样对提高测尘精度具有重要意义，为此现场测定中粉尘采样口内径应经过等速取样计算来确定，使取样口内外风速一致。在有条件的情况下，采用标准等速采样头最为理想。DFS1装置的粉尘采样口内径尺寸经过等速采样计算。实验二：粉尘真密度的测定一、实验目的1了解测定粉尘真密度的原理及掌握真空法测定粉尘真密度的方法。2了解引起真密度测定误差的因素及消除方法，进一步提高实验技能。二、实验原理粉尘的真密度是指将粉尘颗粒表面及内部空气排除后测得的粉尘自身的密度。真密度对于以重力沉降、惯性沉降和离心沉降为主要降尘机制的除尘装置的除尘性能影响很大，是进行除尘理论计算和除尘器选型的重要参数。测定粉尘真密度，可为除尘器的选择和除尘系统的设计提供必要的参数。粉尘的真密度是指粉尘的干燥质量与其真体积（总体积与其中空隙所占体积之差）的比值，单位为g/cm3。在自然状态下，粉尘颗粒之间存在着空隙，有些种类粉尘的尘粒具有微孔，另外由于吸附作用，使得尘粒表面为一层空气所包围。在此状态下测出的粉尘体积，空气体积占了相当的比例，因而并不是粉尘本身的真实体积，根据这个体积数值计算出来的密度也不是粉尘的真密度，而是堆积密度。用真空法测定粉尘的真密度，是使装有一定量粉尘的比重瓶内造成一定的真空度，从而除去了粒子间及粒子本体吸附的空气，用一种已知真密度的液体充填粒子间的空隙，通过称量，计算出真密度的方法。称量过程中的数量关系如图所示。图5 粉尘真密度的数量关系图试验用粉尘真密度计算公式为： p = M/V = M/(G/L) = M/(M+WR)/ L = ML/ (M+WR)式中：M 粉尘尘样的质量，g ；W 比重瓶加液体的总质量，g ；R比重瓶加剩余液体加粉尘的总质量， g ；G排出液体的质量， g ；V 粉尘的真体积，cm3L 液体的密度 ， g/m3p 粉尘的真密度，g/cm3三、仪器设备和试剂1仪器设备抽真空装置1台、比重瓶4只、烘箱1台、干燥器1个、2L容量瓶1个、烧杯1个、玻璃棒1支。2试剂六偏磷酸钠水溶液，浓度为0.003mol/L。它适用于大多数的无机粉尘。六偏磷酸钠分子式为（Na PO3）6 ，相对分子质量为611.8 。待测粉尘、蒸馏水。3本实验所用粉尘采用滑石粉。真空法测定粉尘真密度装置如图6所示。图6 真空法测定粉尘真密度装置示意图1真空缸；2比重瓶；3贮液器；4橡皮塞；5干燥瓶；6U形压力计；7真空泵；8、9、10活塞四、实验步骤1把比重瓶清洗干净，放入电烘箱内烘干，然后在干燥器中自然冷却至室温；2取有代表性粉尘试样4080g ，放入电烘箱内 ，在（1105）下烘1h或至恒重，然后在干燥器中自然冷却至室温；3取34个干燥过的比重瓶，分别放在天平上称量，以M1表示；4在每个比重瓶中放入510g的干燥粉尘，分别在天平上称量，以M2表示。M2M1= M ，M为粉尘试样的质量；5如上图所示，连接抽真空装置。开泵抽真空，观察真空装置的剩余压力（绝对压力），当剩余压力小于20mmHg（1mmHg = 133.2Pa ，下同）时，方可进行下一步操 作，否则应找出原因，直至使剩余压力小于20mmHg为至；6把装有粉尘的比重瓶放入真空缸（或真空箱）内，将比重瓶口对准注液管，向贮液器注入900ml浓度为0.003mol/L的六偏磷酸钠水溶液，关闭活塞9、10，打开活塞 8，开动真空泵，当真空缸内的剩余压力达到20mmHg以下时，再继续抽气20min；7关闭活塞8，开启活塞9，关闭真空泵；8依次打来活塞10，分别向比重瓶中注水溶液，大约为比重瓶容积的3/4时停止注液，静置510min ，当液面上没有粉尘漂浮时，再注液至低于瓶口1215mm，从真空缸中拿出比重瓶，慢慢地盖上瓶塞，使瓶内及瓶塞的毛细管中无气泡；9.比重瓶中的液体倒掉，清洗干净，再用六偏磷酸钠水溶液冲洗几次，然后把比重瓶放入真空缸中，对准注液管，开启活塞10项比重瓶中注入水溶液，使液面低于瓶口1215mm，盖上瓶塞；10.计算粉尘的真密度；11.取三个试样的实验结果的平均值作为粉尘真密度的报告值，数值取至小数点后第二位。五、实验结果整理 完成实验记录表，并用下式计算误差，要求平行测定误差0.2%。若平行测定误差0.2，则应检查记录和测定装置，找出原因。如不是计算错误应重做实验。表4 真空法测定粉尘真密度记录表试样名称： 滑石粉 溶液名称： 六偏磷酸钠溶质分子式及相对分子质量 (NaPO3)6溶液浓度： 0.003mol/L 溶液真密度：1.0016g / cm3室内温度 大气压力： Pa 真空装置的真空 Pa 真空装置的剩余压力： Pa 测定人员： 测定日期：比重瓶编号比重瓶质量M1 / g比重瓶加试样质量M2 / g试样质量M = M2M1 / g比重瓶加溶液质量W / g比重瓶加溶液和试样质量R/g真密度 / （g/cm3）p = ML/ (M+WR)误差1#2#3#平均值1 本实验采用的方法仅适合比电阻超过1107 cm的粉尘，假若仍用这种方法测量1106 cm以下的粉尘比电阻，可能遇到什么困难？2.假若先将待测粉尘放在较高温度下烘烤再让它冷却到规定温度时测量比电阻，是否得到按本实验指定程序测得的同样结果。3. 对实验用浸液有哪些要求？ 为什么？4为什么要抽真空脱气？5粉尘真密度的测定误差主要来源于哪些实验操作或步骤？实验三：旋风分离实验一实验目的1观察含粉尘的气流在旋风除尘器内的运动状况；2了解旋风分离的除尘原理；3了解气固分离的效率的测定以及粒级效率的测定二实验原理含尘气体由旋风分离器上部沿切线方向的长方形通道进入，形成一个绕筒体中心向下作螺旋运动的外旋流，外旋流达到器底后又形成一个向上的内旋流，内、外旋流气体旋转方向相同。在此过程中，颗粒在惯性离心力作用下被抛向器壁与气流分离，并沿壁面落入锥底排灰口。净化后的气体沿内旋流由顶部排气管排出。 = 图7 旋风除尘器1.粉尘入口 2.风机 3.旋风分离器 4.产品接受瓶三. 实验仪器及耗材旋风除尘器2台、天平1台、烧杯1个、毛刷1个、滑石粉200g、柱层层析硅胶200g、卷尺1把。四实验操作步骤及注意事项1了解该实验的流程，称量粉尘的重量以及产品接受瓶的空瓶重量，打开电源开关再打开风机开关；2 打开粉尘入口，将滑石粉加入后盖好（加料时的速度较慢可以轻轻拍打粉尘加入口外表面），观察其在旋风分离器内的运动形态；通过产品接受瓶（灰斗）内粉尘的质量及进入旋风除尘器内的粉冲质量计算旋风除尘器的除尘效率；3用柱层层析硅胶代替滑石粉重复步骤2；4.分析灰斗内粉尘及原始状态下粉尘的粒径大小；5.采用另外一台旋风除尘器（尺寸存在差异）重