Разработка и тестирование нового конвертера для газоанализатора HORIBA APNA-370 NH3.
Чем опасен аммиак
Аммиак, так же как и оксиды серы и азота участвует в формировании различных аэрозолей которые повышают фоновый уровень пыли малых фракций (PM2.5, PM10). Далее аммиак окисляясь превращается в оксиды азота, которые в свою очередь вызывают глобальное потепление.По физиологическому действию на организм относится к группе веществ удушающего и нейротропного действия,
Смог от одного из заводов удобрений в США |
Из вышесказанного следует, что если Вы ощущаете запах аммиака, то вы находитесь в зоне где есть превышение ПДК как для рабочей зоны (более чем в два раза), так и для жилой зоны -- если по месту жительства вы ощущаете запах аммиака, то у вас превышение нормы минимум в 900 раз.
Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) устанавливает лимит для аммиака в 0.01 мг/м3 в "в чувствительных экологических зонах", то есть в 25 раз ниже чем предельно допустимая концентрация в России.
Откуда берется аммиак
Свыше 70% удобрений не усваивается растениями в Китае |
Что приводит в частности, вот к таким последствиям. Но про воду и автоматическое измерение общего азота, в другой раз! |
Животноводческие фермы являются одним из основных источников выбросов аммиака в Европе, удобрения, транспорт, различные химические вещества (например стеклоочистители). Аммиак выделяют животные — свиньи, коровы. По данным National Geographic до 70% соединений азота попадает в почву, воду и атмосферный воздух из удобрений. В Китае считается нормой расход 1 тонны удобрений на гектар.
В России я думаю немного другой расклад, в крупных городах конечно преобладает транспорт. У нас также есть несколько крупных аммиачных заводов (например, Куйбышев, Невинномысск, Дорогобуж), вокруг которых я думаю аммиачный фон значительно превосходит требования установленные ВОЗ для «чувствительных эко систем».
Принцип измерения следовых концентраций NH3 в атмосферном воздухе
Если очень приближенно то, как правило каждый такой прибор состоит из двух блоков (HORIBA, Teledyne, ESA, Thermo... и другие, это конечно не значит что все приборы идентичны. И ВАЗ и Мерседес тоже используют двигатели внутреннего сгорания, например). Основной блок (который измеряет NO) и дополнительный блок который, осуществляет конвертирование NH3.Эти процессы можно описать уравнениями $$ NО_y = NO + NO_2 + NH_3 $$ $$ NО_х = NO + NO_2 $$ $$ NH_3 = NO_y-NO_x $$ Конвертация NH3 -> NO, происходит в специальной печи конвертера при высокой температуре. Вообще анализатор HORIBA APNA-370 NH3, это прибор который к 2012 году сильно изменился, благодаря постоянным усовершенствованиям конвертера. C 2006 года были проведены следующие манипуляции
- Большинство внутренних компонентов было перераспределено с тем чтобы уменьшить общую длину газовых магистралей внутри анализатора.
- Диаметр большинства трубок был изменен по результатам тестов.
- Устаревшие детали были заменены.
- Для контроля работы конвертера в его корпус стало возможным встроить термостат для установки источника микропотока.
- Материал большинства газовых магистралей был был заменен на менее полярные а именно MFA и PFA (о сополимерах подробнее здесь, для устранения абсорбции аммиака на стенках.
- Был переделан конвертер
Конвертер
Конструкция конвертера с кварцевой трубкой и стальными катализаторами |
Идеальный конвертер этот такой конвертер, который бы с эффективностью не меньше 98% процентов и при температуре не более 600 градусов конвертировал бы нам весь NH3 в NO. Пока идеального конвертера нет, но мы на пути его создания. С эффективностью наверное все понятно, с высокой температурой два недостатка. Во-первых сама по себе температура в 850°C не удобна, а во вторых при такой температуре азот и кислород начинают реагировать и привносить некоторую погрешность в измерения, совсем маленькую, но при работе на уровне микрограммов, лучше этого избежать.
Изначально в анализаторе использовался конвертер из нержавеющей стали, но при высоких температурах сталь понемногу изнашивается и происходят утечки, которые очень сложно вовремя зафиксировать. А после того, как утечка обнаружена, требуется ремонт или замена печи. Гораздо более эффективным оказалось использование запаянной кварцевой трубки с элементами из нержавеющей стали внутри. Температура все равно должна оставаться высокой (870°С), однако практически полностью исключены утечки.
Так как система стабильна то, увеличить эффективность конвертации с 95% до 98% можно соответствующей калибровкой. Для этих целей, для особо требовательных пользователей мы и устанавливаем дополнительный термостат с источником микропотока NO2 для периодической калибровки и проверки анализатора. Анализатор может автоматически проводить проверку нуля и диапазона через заданный интервал. И в случае необходимости может быть проведена дополнительная калибровка. Калибровку конечно лучше всего проводить от свежего источника, или от баллона через разбавитель.
Результаты наблюденйи за фоновой концентрации аммиака в экологически чистой зоне близ животноводческой фермы. |
Стабильность измерений соответствует, нормативам принятым для NO2 |
В настоящий момент проводится тестирование в качестве конвертера платиново-родиевых и молибденовых катализаторов. Первые серии тестов показали более чем 98% эффективность при температуре 450С.
Этот комментарий был удален администратором блога.
ОтветитьУдалитьБыло здорово узнать, что есть кто-то, кто знает, как падать и подниматься. Мы всегда остаемся скромными и никогда не сдаемся, и за помощь г-на Бенджамина Ли в получении ссуды от его фирмы на расширение моего бизнеса в решающий момент. Поддержка, которую я получил от его кредитной фирмы, была довольно честной и с интересной низкой ставкой взамен. Г-н Бенджамин Ли - кредитный специалист, работающий с группой инвесторов, которые готовы профинансировать любой тип бизнеса или предоставить ссуду для личного пользования при условии, что их возврат гарантирован.
ОтветитьУдалитьВы можете связаться с их электронной почтой по адресу 247officedept@gmail.com или Whatsapp, мистер Ли, по телефону + 1-989-394-3740.