Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10141-5:2015 - Loại bỏ metyl mercaptan - Gốm mịn - tính năng làm sạch không khí

• Số hiệu: TCVN10141-5:2015
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2015

1 nguồn sáng 2 cửa sổ quang học 3 mẫu thử 4 khí chuẩn (chất ô nhiễm) 5 hệ thống làm sạch không khí 6 máy nén khí

7 bộ điều khiển lưu lượng - khối lượng 8 máy trộn khí 9 máy tạo ẩm 10 máy phân tích 11 lỗ thông hơi

Hình 1 - Sơ đồ thiết bị thử nghiệm

6.3  THIếT Bị PHảN ứNG QUANG

Thiết bị phản ứng quang giữ cho mẫu thử phẳng trong phạm vi vùng lõm của chiều rộng 50 mm, có bề mặt song song với cửa sổ quang học để chiếu xạ quang. Thiết bị phản ứng phải được chế tạo từ vật liệu hấp phụ khí thử ít nhất và chịu được chiếu xạ ánh sáng UV-gần. Mẫu thử phải được tách khỏi cửa sổ bởi một lớp không khí dày 5,0 mm ± 0,5 mm. Mẫu thử sẽ chỉ đi qua không gian giữa mẫu thử và cửa sổ. Khoảng trống này phải được thiết lập chính xác theo độ dày của mẫu thử, ví dụ bằng cách sử dụng các đĩa điều chỉnh độ cao có các độ dày khác nhau, như được thể hiện trong Hình 2 a). Khi vật liệu loại màng lọc được thử nghiệm, phải sử dụng một loại giá đỡ mẫu thử khác, loại này đỡ mẫu thử trong khi cho phép khí thử đi qua các tế bào của bộ lọc khi đang chiếu xạ (Hình 2 b). Cửa sổ quang học được làm bằng kính thạch anh hoặc borosilicat hấp thụ tối thiểu ánh sáng tại bước sóng dài hơn 300 nm.

Kích thước tính bằng milimet

a) Đối với các mẫu thử phẳng

b) Đối với các mẫu thử loại lọc

CHÚ DẪN

...

...

...

2 mẫu thử

3 dòng khí thử

4 đĩa điều chỉnh độ cao

5 độ dày lớp không khí

6 kênh lưu lượng

7 giá đỡ mẫu thử

Hình 2 - Mặt cắt ngang của thiết bị phản ứng quang

6.4  NGUồN SÁNG

Nguồn sáng phải cung cấp chiếu xạ UV-A trong dải bước sóng từ 300 nm đến 400 nm. Nguồn thích hợp bao gồm đèn huỳnh quang ánh sáng đen (BL) và xanh ánh sáng đen (BLB), có bước sóng lớn nhất tại 351 nm hoặc 368 nm, theo quy định tại TCVN 10822 (ISO 10677) và ISO 4892-3. Mẫu thử phải được chiếu xạ bằng nguồn sáng một cách đồng đều qua cửa sổ. Trong trường hợp thử nghiệm chất xúc tác quang dạng rỗ tổ ong, nguồn sáng được chiếu xạ trên một mặt của mẫu thử. Nguồn sáng cần làm ấm phải được trang bị tấm chắn sáng. Khoảng cách giữa nguồn sáng và thiết bị phản ứng phải được điều chỉnh sao cho chiếu xạ UV (300 nm đến 400 nm) vào bề mặt mẫu là 10 W/m^2 ± 0,5 W/m^2. Chiếu xạ dọc theo chiều dài của mẫu thử cũng phải không đổi trong phạm vi ± 5 %. Chiếu xạ UV phải được đo bằng bức xạ kế phù hợp với TCVN 10822 (ISO 10677). Thiết bị phản ứng phải được che chắn khỏi ánh sáng bên ngoài nếu cần.

...

...

...

Nồng độ của metyl mercaptan phải được xác định bằng sắc ký khí. Cột đã nạp hoặc cột mao dẫn, như được mô tả trong ISO 2718, có thể được sử dụng miễn là nó có thể tách metyl mecaptan ra khỏi hợp chất hữu cơ liên quan. Việc phát hiện này phải được thực hiện bằng detector ion hóa ngọn lửa (FID) hoặc detector quang ngọn lửa (FPD). Khí thử nghiệm được lấy mẫu bằng xylanh kín khí. Tuy nhiên, khuyến nghị sử dụng van sáu chiều để lấy mẫu tự động và có tính tái lập. Biểu đồ dòng chảy khi van sáu chiều được sử dụng được thể hiện trong Hình 3. Bơm lấy mẫu nhỏ thông khí liên tục ống đo khí thử nghiệm. Bơm ngừng bơm khi khí thử nghiệm được lấy mẫu bằng cách chuyển van sáu chiều. Thể tích của ống đo điển hình là 0,5 mL, nhưng phải được xác định bằng độ nhạy của hệ thống phân tích.

CHÚ DẪN

1. Lò phản ứng quang

2. Van sáu chiều

3. Khí vận chuyển

4. Ống đo

5. Bơm lấy mẫu

6. Sắc ký khí

...

...

...

8. FID

Hình 3 - Hệ thống lấy mẫu khí

7  MẫU THử

Mẫu thử phải là vật liệu phẳng hoặc vật liệu rỗ tổ ong, có chiều rộng 49,5 mm ± 0,5 mm và chiều dài 99,5 mm ± 0,5 mm. Mẫu thử có thể được cắt thành các kích thước này từ vật liệu đống lớn hơn hoặc tấm đã phủ, hoặc có thể được chuẩn bị bằng cách phủ nền trước khi cắt. Độ dày của mẫu thử lý tưởng phải nhỏ hơn 5 mm, để giảm thiểu sự phân bố xúc tác quang từ các mặt bên. Nếu sử dụng các mẫu thử dày để thử nghiệm, các mặt bên phải được bịt kín bằng vật liệu trơ trước khi thử nghiệm. Mẫu thử loại rỗ tổ ong không được dày hơn 20 mm.

8  CÁCH TIếN HÀNH

8.1  QUY ĐịNH CHUNG

Quy trình thử bao gồm tiền xử lý mẫu thử, quá trình hấp phụ trong bóng tối và phép đo loại bỏ metyl mercaptan dưới chiếu xạ quang. Ví dụ về sự thay đổi nồng độ của metyl mercaptan trong quá trình thử được trình bày trong Hình 4. Một số mẫu thử có thể không cho sự loại bỏ chính xác metyl mercaptan vì hoạt tính xúc tác quang thấp hơn. Trong trường hợp này, sự nạp metyl mercaptan trên mẫu thử có thể bị giảm theo quy trình trong Điều 10.

CHÚ DẪN

...

...

...

Y nồng độ metyl mercaptan (μL/L)

1 bắt đầu chiếu xạ

2 ngừng chiếu xạ

Hình 4 - Vết điển hình của nồng độ metyl mercaptan trong quá trình thực hiện thử nghiệm

8.2  TIềN Xử LÝ MẫU THử

Chiếu xạ mẫu thử với một đèn tử ngoại ít nhất trong 16 h (đến 24 h) để phân hủy chất hữu cơ cặn lắng trên mẫu thử. Chiếu xạ UV trên bề mặt mẫu phải là cao vừa đủ để đảm bảo phân hủy hoàn toàn chất hữu cơ (15 W/m^2 hoặc cao hơn), Nếu các mẫu thử không được thử ngay sau bước tiền xử lý này, chúng phải được bảo quản trong vật chứa kín khí.

8.3  PHÉP THử LOạI Bỏ

8.3.1  Điều chỉnh bộ cấp khí thử trước sao cho nó có thể cung cấp ổn định khí thử nghiệm có chứa 5,0 μL/L ± 0,25 μL/L metyl mercaptan và 1,56% ± 0,16% phần thể tích hơi nước tại 25,0 °C ± 2,5 °C. Phần thể tích hơi nước này là tương đương với độ ẩm tương đối 50% tại 25 °C. Phép đo độ ẩm phải được thực hiện khi sử dụng quy trình tại ISO 4677-1. Điều chỉnh bộ điều khiển lưu lượng để có tốc độ dòng tại cổng vào thiết bị phản ứng quang là 1,0 L/min (0 °C, 101.3 kPa, nền khí khô). Đo và ghi chiếu xạ từ nguồn sáng lên bề mặt của mẫu thử. Đối với nguồn sáng cần làm ấm, bật nguồn điện trước khi đo bức xạ và chiếu xạ đối với thử nghiệm loại bỏ metyl mecaptan. Sử dụng lá chắn sáng thích hợp để tránh chiếu xạ không cần thiết với thiết bị phản ứng quang.

8.3.2  Đặt mẫu thử vào tâm thiết bị phản ứng quang và gắn cửa sổ kính sau khi điều chỉnh lớp không khí giữa mẫu thử và cửa sổ là 5,0 mm ± 0,5 mm. Nếu cần, sử dụng các đĩa điều chỉnh độ cao để điều chỉnh độ cao trước và sau khi mẫu thử trong khoảng độ chênh lệch 1,0 mm trên đỉnh của mẫu thử. Kiểm tra thiết bị phản ứng được bịt kín bằng cách quan sát vật liệu bịt, như vòng chữ O để tiếp xúc kín cửa sổ thủy tinh.

...

...

...

Cho khí thử nghiệm vào thiết bị phản ứng quang mà không chiếu xạ quang. Tốc độ dòng là 1,0 L/min. Ghi lại sự thay đổi nồng độ metyl mecaptan dưới điều kiện bóng tối trong 30 min. Có thể quan sát sự hấp phụ metyl mecaptan trên mẫu thử bằng quy trình này. Khi nồng độ tại cổng ra của thiết bị phản ứng quay lại nồng độ khí cung cấp trong 30 min, chiếu xạ quang có thể được bắt đầu tại thời điểm này. Nếu nồng độ metyl mecaptan nhỏ hơn 90% nồng độ được cung cấp, tiếp tục cho đến khi nó vượt nồng độ này. Nếu rồng độ không vượt quá 90% sau 90 min, ngừng cung cấp khí và kết thúc thử nghiệm.

8.3.4  Duy trì lưu lượng khí và bắt đầu chiếu xạ mẫu thử, ghi lại nồng độ metyl mercaptan dưới chiếu xạ quang trong 3 h. Khi sự phân hủy xúc tác quang bắt đầu, nồng độ giảm như trong Hình 4, nếu metyl mercaptan bị phân hủy bởi xúc tác quang và sau đó ổn định. Nồng độ metyl mercaptan tại cổng ra của thiết bị phản ứng quang phải là trung bình của ba phép đo hoặc nhiều hơn tại giai đoạn thử nghiệm 1-h cuối cùng.

8.3.5  Ngừng chiếu xạ quang và xác nhận rằng nồng độ metyl mecaptan quay lại nồng độ khi cung cấp. Ngừng cung cấp khi cho thiết bị phản ứng và lấy mẫu thử ra khỏi thiết bị phản ứng.

9  TÍNH KếT QUả

Kết quả thử nghiệm phải được tính như sau. Các giá trị tính được thường được làm tròn đến một dấu thập phân theo quy định tại TCVN 7870-1 (ISO 80000-1). Nồng độ metyl mercaptan quan sát được trước khi hiệu chính hơi nước phải được sử dụng để tính toán. Tốc độ dòng khí thử f là 3,0 L/min, được chuẩn hóa về °C, 101,3 kPa và nền khí khô, và sau đó được nhân với hệ số 1,016 để hiệu chính hơi nước.

Phần trăm loại bỏ metyl mercaptan (R_M) được tính theo công thức (1). Khi R_M hoặc nhỏ hơn 5% hoặc lớn hơn 95%, R_M được biểu thị là "nhỏ hơn 5%" hoặc “lớn hơn 95 %". Khi đó, lượng metyl mercaptan bị loại bỏ (n_M) được tính theo công thức (2). Khi R_M hoặc nhỏ hơn 5% hoặc lớn hơn 95%, n_M được biểu thị là "nhỏ hơn (0,136 f_M0ƒ) μmol" hoặc "lớn hơn (2,585 f_M0ƒ) μmol", tương ứng

(1)

...

...

...

trong đó

R_M là phần trăm loại bỏ của metyl mercaptan bởi mẫu thử (%);

n_M  là lượng metyl mercaptan bị mẫu thử lấy đi (μmol);

f_M0 là phần thể tích cung cấp của metyl mercaptan (μL/L);

f_M  là phần thể tích của metyl mercaptan tại cổng ra thiết bị phản ứng (μL/L);

ƒ là tốc độ dòng khi thử nghiệm được chuyển đổi về trạng thái tiêu chuẩn (L/min, 0 °C, 101,3 kPa, nền khí khô).

10  PHƯƠNG PHÁP THử ĐốI VớI MẫU THử CÓ TÍNH NĂNG THấP HƠN

Trong trường hợp phần trăm loại bỏ nhỏ hơn 5% và kết quả chắc chắn hơn được yêu cầu, số lượng mẫu thử và tốc độ dòng của khí thử nghiệm có thể bị biến đổi tại cùng thời điểm, như trình bày trong Bảng 1. Tuy nhiên lượng metyl mercaptan bị loại bỏ xuất hiện trong báo cáo thử nghiệm phải là một nửa giá trị tính được từ công thức (2), cũng như sử dụng tốc độ dòng là 0,5 L/min. Khi điều kiện thử bị thay đổi, nó được yêu cầu để xác nhận thời điểm hấp phụ (điều kiện tối) tại điều kiện thử bị biến đổi.

Bảng 1 - Điều kiện thử nghiệm thay thế

...

...

...

Giá trị sau khi thay đổi

Tốc độ dòng chảy khí thử nghiệm

0,5 L/min

Số lượng mẫu thử

2 mẫu

11  BÁO CÁO THử NGHIệM

Báo cáo thử nghiệm phải phù hợp với các điều khoản báo cáo của ISO/IEC 17025, và phải bao gồm các thông tin sau. Các hạng mục g) và h) phải được báo cáo đối với từng phép thử.

a) Tên và địa chỉ của đơn vị thử nghiệm;

b) Ngày thử nghiệm, tên và địa chỉ khách hàng;

...

...

...

d) Ngày thử nghiệm, nhiệt độ, độ ẩm tương đối, v.v...;

e) Mô tả mẫu thử (vật liệu, kích cỡ, hình dạng, v.v...);

f) Mô tả thiết bị thử nghiệm (đặc điểm kỹ thuật, v.v...);

g) Điều kiện thử nghiệm (loại khí ô nhiễm, nồng độ cung cấp, nồng độ hơi nước, tốc độ dòng, loại nguồn sáng, chiếu rọi, máy phân tích và bức xạ kế được sử dụng, điều kiện tiền xử lý, sửa đổi trong Điều 10, v.v...).

h) Lượng metyl mercaptan được loại bỏ trong 1 h cuối, phần trăm metyl mercaptan bị loại bỏ (tùy chọn).

i) Các chất bất kỳ quan trọng đặc biệt, như sự thay đổi trong mẫu thử được ghi chú trong quá trình thử nghiệm.

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] ISO 4677-1:1985, Atmospheres for conditioning and testing - Determination of relative humidity - Part 1: Aspirated psychrometer method (Khí quyển cho ổn định và thử nghiệm - Xác định độ ẩm tương đối - Phần 1: Phương pháp ẩm kế hút).