Обработка результатов анализа и контроль точности результатов измерений массовой концентрации металлов в промышленных выбросах — КиберПедия 

Семя – орган полового размножения и расселения растений: наружи у семян имеется плотный покров – кожура...

Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьше­ния длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...

Обработка результатов анализа и контроль точности результатов измерений массовой концентрации металлов в промышленных выбросах

2017-06-13 373
Обработка результатов анализа и контроль точности результатов измерений массовой концентрации металлов в промышленных выбросах 0.00 из 5.00 0 оценок
Заказать работу

Теоретическая часть

Для определения массовой концентрации металлов в промышленных выбросах эффективным является ААС метод с электротермической атомизацией. Метод заключается в отборе металлосодержащих аэрозолей из газовой фазы способом внутренней фильтрации в фильтровальные патроны с набивкой из стеклоткани с последующим переводом проб в раствор, во введении аликвоты анализируемого раствора в электротермический атомизатор атомно-абсорбционного спектрометра и регистрации атомной абсорбции А не менее двух раз для каждого раствора [19].

Массовую концентрацию металла в растворе (Хр) рассчитывают по градуировочной зависимости А от Хр, которая представлена уравнением (95).

Значения коэффициентов (a, b, c) градуировочной зависимости для задания в данном разделе 12 приведены в таблице 37.

Таблица 37

Коэффициенты калибровочного графика зависимости А от Хр

Металл a b c
Cr 0,0118 0,0255186 -0,00125500
Cu 0,0291 0,0260054 -0,00018410
Fe 0,0131 0,0041500 -0,00000450
Mn 0,0275 0,0867646 -0,00527980
Ni 0,0013 0,0010242 0,00000100
Pb 0,0116 0,0068785 0,00000940
Zn 0,0015 0,0000559 0,00000001

Расчет концентрации металла в анализируемом растворе (С р, мкг/дм3) выполняют по уравнению (96), в холостом (С х, мкг/дм3) – по уравнению (97).

Объем прокаченного воздуха (м3), приведенного к нормальным условиям, для промышленных выбросов вычисляют по уравнению:

 

, (м3) (108)

 

где t - время отбора пробы воздуха, мин; ut – расход воздуха при отборе пробы воздуха (скорость прокачивания), дм3/мин; Р - атмосферное давление при отборе пробы воздуха, мм.рт.ст.; DР – при разрежении перед аспиратором DР<0, при избыточном давлении перед аспиратором DР >0; t – температура воздуха на входе в аспиратор, °С.

С учетом Vo (уравнение 108), а также разбавления (коэффициент разбавления f) анализируемого раствора объемом V1 массовую концентрацию металла С i (мкг/м3) в пробе выбросов в атмосферу рассчитывают по формуле (99).

В методике выполнения измерений массовой концентрации металлов в промышленных выбросах [19] точность результатов измерений предусматривается контролировать проверкой: 1) приемлемости результатов параллельных измерений атомной абсорбции Ар (по уравнениям 100 и 101); 2) стабильности градуировочной характеристики (по уравнениям 102 и 103); 3)повторяемости результатов измерения массовой концентрации металла в параллельных пробах промвыбросов (по уравнениям 104 и 105); 4) правильности результатов измерений массы элемента (по уравнениям 109 и 110).

Результаты контроля правильности считаются удовлетворительными при выполнении условия:

(109)

или то же самое:

К = 0б01× к ь ×ь з б причем К ь £ Кб (110)

где r mпредел правильности ( r m = 16% для Р = 0,90 ); m к - результат измерений массы элемента, нанесенной на фильтрующий материал с учетом холостой пробы, мкг; m з - заданное значение массы элемента, нанесенной на фильтрующий материал, мкг; рассчитанное по формуле:

m з = С гр ×V гр (111)

где V гробъем добавленного градуировочного раствора, дм3; С гр – массовая концентрация элемента в градуировочном растворе, мкг/дм3.

Если условия (100-105, 109,110) не выполняются, проведение измерений приостанавливают, выясняют причины получения аномального результата, устраняют их и возобновляют аналитическую процедуру. При этом аннулируют результаты, полученные после анализа предыдущей контрольной пробы, а соответствующие пробы анализируют повторно.

Результаты измерений массовой концентрации металла (или соединения металла в пересчете на металл) в пробе промышленных выбросов представляют в виде:

i ср ± D), мкг/м3 (112)

где D - граница абсолютной погрешности измерений.

Величину D находят по формуле

D =0,01×d× С i ср. (113)

где d - относительная погрешность измерений массовой концентрации металла в атмосферном воздухе (d = 20%).

Для проверки соблюдения норматива предельно допустимых выбросов (ПДВ) анализируемого металла по величине С i ср необходимо рассчитать фактический выброс (М ф, г/c), для чего требуется знать расход выбрасываемых газов на срезе трубы (объемный выброс) V u3/c) соответствующего источника. Такая характеристика источника на предприятии известна и содержится в Проекте нормативов ПДВ.

Фактический (наблюдаемый) выброс определяют по формуле:

(114)

Доля от ПДВ равна:

(115)

где - наблюдаемый выброс, откорректированный по формуле вещества, приведенной в проекте ПДВ.

Если норматив ПДВ (г/c) соответствует массе металла в выбросах, то:

(116)

Если норматив ПДВ (г/c) приведен для соединения, содержащего металл, то

(117)

где М(соединение) - молярная масса соединения (г/моль), А(Ме) – молярная масса элемента (металла) (г/моль).

Практическая часть

В таблице 38 приведены для двух параллельных проб каждого металла атомные абсорбции Ар; абсорбция холостого раствора Ах ср (одинаковое значение для обеих проб одного металла); коэффициент разбавления f анализируемого раствора; температура t и атмосферное давление P при отборе пробы промвыбросов; отклонение давления DP в воздуховоде; формула вещества, содержащего металл в выбросах; объемный выброс источника V u; норматив ПДВ; заданное значение m з и результат измерений m к массы металла при контроле правильности измерений.

При расчете объема V о по уравнению (108) для всех вариантов принять, что время отбора пробы t = 10 мин., расход воздуха при отборе ut = 5 дм3/мин.

Объем анализируемого раствора во всех случаях одинаков и равен V 1 = 50 мл.

Метрологические характеристики измерения массовой концентрации металлов в атмосферном воздухе методом ААС с электротермической атомизации: предел приемлемости - r А = 10%, предел правильности - r m = 16%, предел повторяемости - r n = 15%, предел относительной погрешности измерений концентрации - d = 20%.

Согласно номеру вариантаоценитьприемлемость (R А) результатов регистрации атомной абсорбции (Ар) для каждой пробы атмосферного воздуха, правильность результатов измерения массы элемента (R m), повторяемость (R к) результатов определения массовой концентрации металла (С i) в параллельных пробах промышленных выбросов, границу (D) абсолютной погрешности результатов двух параллельных определений (С1 и С2) величины С i. Представить результаты измерений массовой концентрации анализируемого металла. Сделать выводы по результатам оценки приемлемости, правильности, повторяемости. Рассчитать долю наблюдаемых выбросов от норматива ПДВ


 

Таблица 38

Данные для расчета результатов анализа тяжелых металлов в промвыбросах

№ варианта Ме     Про-ба Ар   Ах f t,   °C P, мм.рт.ст.   DP, мм.рт.ст.   Соединение в выбросах Объемный выброс V u, м3/c Норматив ПДВ, г/с m з,   мкг m к,   мкг
                           
  Сr     1) 0,093 0,016         + 10 СrO3   0,739   0,0000373   0,025 0,028
0,099
2) 0,091
0,099
  Сu     1) 0,385 0,048 0,2       + 5 Сu   64,915   0,0001149   0,050 0,053
0,377
2) 0,374
0,371
  Fe     1) 0,626 0,022         - 5 Fe2O3 0,750 0,0177220   0,050 0,046
0,589
2) 0,591
0,571
  Mn     1) 0,323 0,033       - 10 Mn   0,756     0,0012453   0,050 0,041
0,317
2) 0,298
0,311
  Ni     1) 0,032 0,004       + 10 Ni   0,739   0,0000393   0,050 0,058
0,035
2) 0,034
0,037

Продолжение таблицы 38

                           
  Fe     1) 0,726 0,022       + 7 Fe2O3 2,290 0,0003047 0,050 0,044
0,688
2) 0,737
0,710
  Mn     1) 0,293 0,033 12,5     + 7 Mn 2,290 0,0000755 0,050 0,055
0,286
2) 0,305
0,293
  Ni     1) 0,097 0,004       - 5 Ni 0,750 0,0007818 0,050 0,059
0,090
2) 0,093
0,086
  Zn     1) 0,0138 0,0020 0,1     - 6 Zn 14,872 0,0001911 0,025 0,29
0,0126
2) 0,0141
0,0129
  Сr   1) 0,062 0,015       + 12 СrO3 0,673 0,0198000 0,025 0,24
0,057
2) 0,063
0,070
  Сr     1) 0,133 0,016       + 15 СrO3 2,770 0,0013889 0,025 0,024
0,140
2) 0,143
0,139

 

Продолжение таблицы 38

                           
  Сu     1) 0,684 0,048 0,25     - 11 Сu 71,140 0,1625666 0,050 0,057
0,710
2) 0,712
0,730
  Fe     1) 0,356 0,022       - 4 Fe2O3 1,042 0,027825 0,050 0,047
0,324
2) 0,360
0,339
  Mn     1) 0,106 0,033       - 7 Mn 88,681 0,0001614 0,050 0,056
0,098
2) 0,104
0,111
  Ni     1) 0,053 0,004       + 9 Ni 2,389 0,0003002 0,050 0,049
0,057
2) 0,056
0,060
  Fe     1) 0,230 0,022 12,5     - 21 Fe2O3 3,944 0,0058948 0,050 0,054
0,254
2) 0,248
0,264
  Mn     1) 0,127 0,033       + 7 Mn 3,944 0,0014603 0,050 0,048
0,139
2) 0,141
0,133

Продолжение таблицы 38

                           
  Ni     1) 0,0095 0,0037 0,5     + 4 Ni 14,885 0,0000387 0,050 0,052
0,0088
2) 0,0101
0,0092
  Zn     1) 0,106 0,002       - 8 ZnO 71,140 0,4153334 0,025 0,023
0,117
2) 0,125
0,115
  Сr   1) 0,043 0,015       - 8 СrO3 146,316 0,0000278 0,025 0,027
0,045
2) 0,044
0,048
  Fe     1) 0,244 0,022       - 8 Fe2O3 146,316 0,173 0,050 0,060
0,267
2) 0,282
0,269
  Mn     1) 0,171 0,033       - 8 Mn 146,316 0,0000833 0,050 0,043
0,164
2) 0,165
0,154
  Ni     1) 0,0442 0,0037       + 11 Ni 2,389 0,0003002 0,050 0,045
0,0482
2) 0,0500
0,0472

 

 

Продолжение таблицы 38

                           
  Zn     1) 0,130 0,002       + 8 ZnO 142,610 0,523 0,025 0,026
0,136
2) 0,149
0,139
  Сr   1) 0,390 0,015       - 8 СrO3 2,391 0,001376 0,025 0,023
0,368
2) 0,356
0,372
  Сr     1) 0,036 0,016       + 25 СrO3 2,389 0,0020619 0,025 0,022
0,034
2) 0,039
0,036
  Сu     1) 0,912 0,048 0,25     - 14 Сu 97,500 0,205 0,050 0,021
0,865
2) 0,924
0,903
  Fe     1) 0,484 0,022       - 20 Fe2O3 2,389 0,00474 0,050 0,051
0,444
2) 0,515
0,490
  Mn     1) 0,124 0,033       - 20 Mn 2,389 0,0014378 0,050 0,042
0,135
2) 0,119
0,124
  Pb     1) 0,027 0,012       + 9 Pb 64,655 0,0000375 0,025 0,020
0,025
2) 0,024
0,026

Результаты расчетов оформить в виде таблицы 39.

Таблица 39

Расчет результатов и метрологических показателей анализа

Метрологические характеристики методики измерения (одинаковые для всех вариантов)
Предел приемлемости результатов измерения атомной абсорбции (выходного сигнала) r А = 10%
Предел правильности результатов измерения массы элемента r m = 16%
Предел повторяемости результатов определения концентрации металла в промышленных выбросах r n = 15%
Предел относительной погрешности измерений концентрации в промвыбросах d = 20%
Показатели отбора пробы воздуха (одинаковые для всех вариантов)
Скорость прокачивания воздуха, дм3 /мин ut = 5
Время прокачивания, мин t = 10
Исходные данные для расчетов
№ варианта Ме-талл Про-ба Ар   Ах ср f t, °C P, мм.рт.ст. DP, мм.рт.ст.  
                 
    Fe     1) 0,411 0,022         -9
0,397
2) 0,409
0,441
№ варианта Соединение в выбросах Объемный выброс V u, м3/c Норматив ПДВ, г/с m з,   мкг m к,   мкг
           
  Fe2O3 10,444 0,0261799 0,050 0,045
Характеристики подготовки проб для варианта № 36
Объем анализируемого раствора (одинаков для всех вариантов) V 1 = 50 см 3
Коэффициент разбавления анализируемого раствора – для варианта № 36 f = 25
Расчеты
I. Оценка приемлемости результатов измерения Ар
Для пробы 1) среднее: Ар ср = (0,411+0,397)/2 = 0,404; Наблюдаемая приемлемость R А = ôАрmax - Арminô=0,014; Норматив приемлемости R=0,01×r А ×Арср=0,01×10×0,404=0,040; Вывод: т.к. R А £ R результаты измерения Ар приемлемы
Для пробы 2) среднее: Ар ср = (0,409+0,441)/2 = 0,425; Наблюдаемая приемлемость R А = ôАрmax - Арminô= 0,032; Норматив приемлемости R=0,01×r А ×Арср=0,01×10×0,425=0,043; Вывод: т.к. R А £ R результаты измерения Ар приемлемы
II. Оценка правильности результатов измерения массы
Наблюдаемая правильность: R m = ôm к - m з ô= 0,005; Норматив стабильности: R=0,01×r m ×m з = 0,01×16×0,050=0,0016; Вывод: т.к. R m £ R,правильность результатов измерения массы признается удовлетворительной
III. Расчет среднего значения массовой концентрации железа в промышленном выбросе
Массовая концентрация железа в анализируемом растворе (расчет по уравнению (96))
Для пробы 1) Ср1 = 106,5 мкг/дм 3
Для пробы 2) Ср2 = 113,1 мкг/дм 3
Среднее значение Сср = (106,5+113,1)/2 = 109,8 мкг/дм3
Массовая концентрация железа в холостом растворе (расчет по уравнению (97))
Сх = 2,2 мкг/дм 3
Массовая концентрация (С i)железа в пробах промышленного выброса (расчет по уравнению (98))
Для пробы 1) С1Fe = 3,96 мг/м 3
Для пробы 2) С2Fe = 4,21 мг/м 3
Среднее значение СсрFe = 4,09 мг/м 3
                         

 

IV. Оценка повторяемости результатов определения массовой концентрации металла в атмосферном воздухе
Наблюдаемая повторяемость R k =ô3,96 – 4,21ô= 0,25
Норматив повторяемости R = 0,01×15×4,09» 0,61
Вывод Т.к. R k £ R, повторяемость результатов измерения концентрации металла в параллельных пробах промышленного выброса признается удовлетворительной
V. Расчет абсолютной погрешности результатов измерения массовой концентрации железа в атмосферном воздухе
Абс. погрешность D = 0,01×d×СсрFe = 0,01×20×4,09» 0,82 мг/м 3
VI. Оформление результатов измерений массовой концентрации железа в промышленном выбросе
Результат измерения С(Fe) = (4,09±0,82) мг/м3
VII. Расчет выброса железа
По формуле (114) М ф(Fe) = 4,09×10,444/1000=0,042701 г/с
VII. Расчет выброса оксида железа
По формуле (117) М* ф(Fe) = (0,042701×160)/56= 0,122003 г/с
VIII. Расчет доли выбросов от норматива ПДВ
По формуле (115) h(Fe) = 0,122003/0,0261799» 4,66
IX. Выводы
1) результаты измерения массовой концентрации железа в промвыбросе являются достоверными, поскольку удовлетворяют требованиям проверок на приемлемость результатов измерения выходного сигнала, правильность результатов измерения массы, повторяемость результатов определения массовой концентрации в параллельных пробах; 2) норматив ПДВ по оксиду железа превышен в 4,66 раза.
         

 

 


Поделиться с друзьями:

Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...

Особенности сооружения опор в сложных условиях: Сооружение ВЛ в районах с суровыми климатическими и тяжелыми геологическими условиями...

История развития хранилищ для нефти: Первые склады нефти появились в XVII веке. Они представляли собой землянные ямы-амбара глубиной 4…5 м...

Таксономические единицы (категории) растений: Каждая система классификации состоит из определённых соподчиненных друг другу...



© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.031 с.