压缩空气污染物的取样和试验
根据压缩空气和天然气研究所（CAGI）和国际标准化组织（ISO），压缩空气中的三个主要污染物是固体颗粒，水和油。Cagi促进了具有各种教育工具的空气压缩机，而ISO 8573则针对压缩空气纯度和测试方法的特定领域，本文将解决。微生物也被Cagi被认为是主要的污染物，但本文不会讨论。
ISO 8573由处理压缩空气的九个部分或部分组成。ISO 8573-1是提供污染物和纯度等级的主要部分。其他八个部分介绍了各种污染物的取样技术和分析方法。所讨论的每种污染物将参考相应的ISO 8573部分，以及当前的版本日期。
粒子检测尺寸每ISO 8573-4：2001
颗粒测试是根据大小或质量来进行的，这取决于所选的纯度级别。根据ISO 8573-4:2001，该测试确定了指定尺寸范围内的固体颗粒数量。并不是ISO 8573-4中讨论的所有方法都可以用于所有尺寸范围。方法的选择将取决于所需的粒子纯度级别。
ISO 8573-1：2010建立了三个粒径范围：0.1至0.5微米，0.5至1.0微米，1.0至5.0微米。每个立方米的最大允许数量的颗粒由纯度等级变化。本说明书不允许存在大于5微米的颗粒用于纯度等级1至5。
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在ISO 8573-1的2010版中，颗粒大小和最大颗粒数与目前的过滤器制造商的能力相一致。这种协调创造了一种有效的方法，在终端用户、过滤器和压缩机制造商和测试实验室之间沟通对压缩空气系统的要求。
粒子测试的不同方法
激光粒子计数器:激光颗粒计数器(LPC)是一种高性能、灵敏的电子仪器，它是一种极好的方法，用于确定所有三个粒度范围的颗粒纯度1级和2级。LPC提供快速的现场颗粒测定。操作很简单，每个样品通常需要10分钟。许多型号都有可打印的磁带和/或下载数据到电脑或USB闪存驱动器的能力。虽然如果只在不频繁的基础上取样少量的lpc可能成本高得令人望而却步，但当粒子污染问题存在时，它们可能非常有用。不是所有的lpc都包含ISO 8573-1中指定的范围。
因为LPC可用于使用现场测试结果快速对多个位置进行采样，所以它是一个很好的故障排除设备。我们有客户将粒子污染源识别为阀门和过滤器外壳的O形圈，柔性管，分配管道和塑料或金属配件。在大多数情况下，污染不是抽样过程的一部分，而是实际制造过程的一部分。
跟踪具有租赁程序，包括必要的校准文档，简化的采样指令和高压扩散器，以防止损坏采样器。采样程序包括背景测试和管材背景测试。这确保采样器在采样压缩空出之前正确运行。
Lasair II-110由粒子测量系统，Inc。制造的，在经历污染问题时是一个有用的工具。照片Credit：Trace Analytics，LLC
用显微镜收集滤镜:颗粒也可以通过在合适的支架上使用网格膜进行取样，并使用光学显微镜进行分析。全流量取样可以与这种类型的取样设备一起使用。该方法不能测量最小范围的粒子，从0.1到0.5微米，粒子纯度级别1和2。
ISO 8573-4描述了插入到管道中以捕获样品的取样探针。为了避免进入实际管道的必要性和执行确保等速取样(产品和样品流之间的线性流速匹配)所需的步骤，Trace的AirCheck™Kit在使用点连接，它允许对压缩空气的质量进行取样，以代表其在制造过程中是如何使用的。
Trace的分析方法需要12,000升压缩空气来满足1级要求。根据取样出口的压力和流量，取样可能需要两小时或更长时间。所有其他纯度级别需要1200升或更少的空气体积，取样时间只有12分钟或更少。
用光学显微镜分析样品。这种方法是时间和劳动密集型的，但如果由认可的实验室执行，该方法为客户提供第三方，ISO 17025认可的实验室报告。在某些情况下，可以确定有关当前粒子类型的有用信息。样品重量轻，便于在世界范围内运输。此外，样品可以无限期保存，以便通过显微镜或其他更具体的技术进行重新分析。
显微镜常用来测定颗粒。照片来源:Trace Analytics, LLC
ISO 8573-4中提到的其他方法用于本讨论中未涵盖的颗粒测定。它们包括冷凝核计数，差分迁移率分析和扫描迁移率粒度。通常必须在现场执行这些技术，并且可以比滤波器采样相当复杂。此外，它们可能无法以易于转换为标准所采用的单位的术语。
按ISO 8573-8:2004质量浓度计算的固体颗粒含量
颗粒纯度6级、7级和X级通常用于工业工具和气动驱动和操作的机器，空气经通用过滤器过滤。对这些类别的分析仅按质量指定粒子的质量浓度。不确定颗粒的大小和数量。结果以mg/m报告3.．
样品的采集方法与膜法相似，只是在使用前必须记录膜的重量，然后在样品采集后重新称重。这种重量分析法必须考虑温度、压力、水蒸气和其他可能存在的污染物的影响。
压缩空气系统的粒子采样提示
无论何时从压缩空气出口取样，确保取样过程本身不会造成污染是很重要的。使用点与取样设备之间的连接应短而直，采用不锈钢材质，无弯头、三通、阀门或死口。这使得在多个样品之间容易清洗。直接连接是很重要的，以便在取样前不丢失或捕获颗粒。
请注意，使用快速断开接头、阀门、仪表或任何带有o形环的设备都可能导致零星颗粒污染。当试图满足1级微粒纯度的下限时，这一点尤其重要。与取样装置一起使用高纯度阀门和配件可能是有益的，以确保符合低颗粒要求，如1级。
当不能使用不锈钢时，请指定具有低颗粒脱落特性的软管。粒子测量系统公司(LASAIR®II-110激光粒子计数器的制造商)提供了以下首选管材材料类型的列表，按优先顺序:不锈钢，导电聚合物，聚酯，乙烯(如果增塑剂不干涉)，聚乙烯，铜，玻璃，特氟龙和铝。
还应小心避免或尽量减少管道中的颗粒损失。尽量减少弯曲，如果可能的话，将管材平铺，弯曲半径/内部曲率不应小于6英寸。（1）
水汽测试符合ISO 8573-3:1999
ISO 8573-3描述了几种测量水蒸气的方法、不确定度水平和检测范围。列出的方法按优先顺序排列。第一层方法包括湿度计，如干湿球温度计、冷冻镜(冷凝)和电子传感器。次要方法包括化学反应，如检测管和光谱学。
对于空压机系统来说，有一个永久性的固定安装是很常见的湿度计，可以在整个系统中提供不同的露点．
其他的湿度计更适合实验室使用，因为费用昂贵或者不便于携带。许多湿度计是可用的，从不敏感和便宜到非常精确和昂贵的模型。选择湿度计有几个关键:
- 它必须覆盖规范要求的范围。
- 它必须能够被校准。
- 在期望的水平上测量的准确度和精密度应该被知道。
- 它必须具有从加压气流中取样的能力。
用于测量压缩空气中的露点的手持式便携式湿度计比1999年编写ISO 8573-3时更容易获得。检测器管是最便宜的，便携式的方法，以确定近似露点无论是制冷或干燥剂干燥系统。当然不像校准湿度计那样精确，检测管仍然可以提供足够的信息，以符合ISO 8573的水纯度级别。有几家化学反应管制造商和取样设备使用检测管。通常，这需要已知数量的压缩空气以特定的流量通过管道。空气样本中的水蒸气和试管中的化学物质之间会发生颜色变化或化学反应。这将由染色的长度来表示，可以使用印在检测管上的刻度来读取。正常的采样时间在2.5和12.5分钟之间变化-取决于检测器管类型，安装的干燥器类型，和纯度水平。
照片来源:Trace Analytics, LLC
水抽样技巧
为了防止渗透到压缩空气样品中的环境水分的干扰，选择不可渗透的材料，例如抛光不锈钢或PTFE。避免使用橡胶等吸湿材料，因为这些材料可以允许环境水分渗透到管道中并影响结果。抛光或电抛光不锈钢的使用对于防止任何水收集在采样装置的内表面上是重要的。
采样设备与采样出口之间的任何连接形式均应短、直、无死角。通过限制弯头、三通和阀门来避免潜在的泄漏。
总油测试
描述石油有很多不同的词。举几个例子，常见的术语包括冷凝碳氢化合物、油雾、油气溶胶、石油蒸气、总气态碳氢化合物和总挥发性碳氢化合物，还有很多。油气溶胶通常被称为冷凝烃或油雾，其限值/结果以毫克/立方米(mg/m)表示3.）.石油蒸气或气态碳氢化合物经常以百万分之一(ppm)表示。ISO 8573-1综合了油气溶胶和油蒸气的总油量，报告为毫克/米3.．
ISO 8573有一些定义，有助于澄清要测试哪种碳氢化合物：
- 油:由六个或更多个碳原子组成的烃的混合物（C6 +）
- 石油气溶胶:悬浮在下降/沉降速度可忽略不计的气态介质中的液体油的混合物
- 有机溶剂:以下鉴定基团的混合物或组合：醇，卤素烃，酯，酯/醚醇，酮和芳族/字母烃
- 壁流:比例的液体污染不再悬浮在空气流动的管道内
石油气溶胶测试符合ISO 8573-2:2007
ISO 8573-2描述了采集油质气溶胶和油液样品的方法A和方法B。在8573-5中讨论了油蒸气。方法A适用于存在严重污染水平、存在壁流且污染水平在1 mg/m之间的取样3.和40毫克/米3.．液体油由两个高效聚结过滤器收集(一个是备用)。典型的测试时间在50到200小时之间。
方法B由两种独立的技术组成:全流量的b1技术和部分流量的B2技术。这两种技术适用于石油污染水平在0.001至10 mg/ m之间3.．典型的测试时间在2分钟到10小时之间，取决于流量、可用压力和油纯度等级限制。
一般来说，取样程序包括阀门、膜支架和测量流量、温度和压力的能力。三种高效膜堆叠在膜支架内。膜的表面质量必须为80 ~ 100g /m2，粒子渗透为<0.0005％，并具有坚固的支撑基座。此外，方法B2使用直线采样探针进行异动条件下的部分流动取样。必须改变分配管道以允许在保持相同的速度条件的同时插入探针。
Trace使用采样方法B1，因为它干扰较小，可以在不同的使用点使用。要求至少5,000升的风量，以满足0.01 mg/m的1级纯度水平3.．其他纯度课程需要500升空气或更少的空气。
ISO 8573-2中的分析方法要求用未指定的溶剂溶解膜上的油，然后用红外光谱分析得到的溶液。Trace的分析技术采用预加重膜重量法测定油脂。取样后，称量膜，用正戊烷萃取，再称量。
油蒸气和有机溶剂含量测试符合ISO 8573-5:2001
本节规定了碳管上含有6个或更多碳原子(C6+)的碳氢化合物组成的石油蒸汽的收集。仅对1级和2级要求进行油蒸气分析。
主要的分析方法是气相色谱法测定水蒸气含量在0.001 mg/m范围内3.到10毫克/米3.．化学指示剂可以仅用作为初步方法（它们缺乏在低水平下定量所需的灵敏度和特异性）。由五个或多个碳原子组成的更轻的碳氢化合物不包括在总油纯度等级中。这些更轻的烃 - 以及其他气体如一氧化碳，二氧化碳，二氧化硫和二氧化氮 - 在第8573-6节气态污染物含量中解决。这些其他气体没有建立的ISO 8573纯度或限制。
再一次，取样过程需要一个取样探针，这次是安装在一个充满椰子炭的不锈钢提取管中。附录A中描述的取样程序包括安装在不锈钢炭填充管前的膜支架、压力和温度计、阀门和流量计。这种薄膜保护炭管免受气溶胶污染。
Trace使用的是市面上可以买到的玻璃制成的木炭管。与实验室制备的管相比，这些管具有更便宜和更可靠的低污染水平的优点。
油品取样提示
石油气溶胶和蒸汽的测定水平非常低。因此，清洁，无油配件对于空气污染的真正测定是至关重要的。配件中少量的碳氢化合物污染足以在木炭管上产生高水平的石油蒸气(OV)。不应该有突然的压力下降，以避免损伤膜。内管径应恒定，无缝隙，球阀内孔尺寸应与管道尺寸相匹配，以避免漏油。
过滤器盒保持三层膜用于油气收集和木炭管收集油蒸汽。照片来源:Trace Analytics, LLC
避免用可以影响样品的烃含量的溶剂清洁剂。溶剂可以留在O形圈和配件中，令人惊讶的时间很长一段时间，所以只能采用不是C6 +的溶剂。尽管如此，确保空气压缩机入口不在C6 +材料的源附近，例如清洁浴，溶剂废物罐，工艺溶剂/材料或其他环境烃。
如果预期环境或工艺空气中存在大量化合物，最好让实验室使用气相色谱/质谱法进行OV分析，这种技术可以很容易地识别OV和其他化合物。这些其他化合物可以单独报告，因此不会影响OV水平可能发生的气相色谱与非特异性检测器，如火焰离子化检测(FID)。
更多信息，联系Ruby Ochoa，电话:(512)263-0000 ext. 4，电子邮件:CDATest@AirCheckLab.com,或者访问AirCheckLab.com．
欲了解更多关于食品级空气，请访问www.aperbestpractics.com/standards/food-grade-air.．
参考文献
(1)颗粒测量系统公司，颗粒计数器和颗粒计数基本指南，www.pmeasuring.com。
(2)以上所参考的iso8573规格均受版权保护，可于网上购买http://webstore.ansi.org/．
