ParaPM2.5La optimización del material del muestreador de partículas para reducir la demanda de desviaciones en la deposición de partículas puede centrarse enSelección del material de la cabeza de muestreo, el proceso de tratamiento de superficie y el diseño antiabsorbente estructural comienzan con tres aspectos, combinados con la creación de aglomeraciónJCH-120F-1Las características técnicas del muestreador de tipo, se proponen los siguientes planes de optimización:

I. actualización del material de la cabeza de muestreo: sustrato de aleación de aluminio- sí.Recubrimiento inerte

1. Ventajas naturales de los sustratos de aleación de aluminio

JuchuangJCH-120F-1El muestreador de tipo ha utilizado materiales de aleación de aluminio como el cuerpo principal de la cabeza de muestreo, y sus ventajas son:

Propiedades antiestáticas: baja resistencia superficial de la aleación de aluminio..≤106Ω), que puede reducir efectivamente la adsorción estática causada por la fricción durante el proceso de muestreo. Los experimentos han demostrado que la cabeza de muestreo de aleación de aluminio está en un ambiente seco (humedad relativa).30%) la desviación de la deposición de partículas es menor que la del material plástico40%.

Estabilidad térmica: alta conductividad térmica de la aleación de aluminio..237W/m·K), en ambientes de alta temperatura (como el muestreo de campo en verano), la diferencia de temperatura entre la temperatura superficial de la cabeza de muestreo y el flujo de aire es pequeña, evitando el rebote o la deposición desigual de partículas debido a la expansión térmica.

Resistencia mecánica: dureza de la aleación de aluminio..HB ≥120) muy por encima del plástico, puede soportar el impacto durante el transporte o instalación del muestreador y evitar que la deformación de la cabeza de muestreo provoque trastornos en el flujo de aire.

2. Optimización del recubrimiento superficial

Para reducir aún más la deposición de partículas, se pueden agregar los siguientes recubrimientos a la superficie de la aleación de aluminio:

Ptfe..PTFE) recubrimiento: espesor controlado en5-10μmLa energía superficial es tan baja como18-22mN/mReducir la adherencia de las partículas a la superficie de la cabeza de muestreo70%. las pruebas comparativas de un laboratorio muestran que,PTFELa cabeza de muestreo de recubrimiento está enPM2.5La tasa de pérdida de partículas en el muestreo es de3,2%Bajar0,8%.

Recubrimiento de nanosílice: a través del sol-El método de gel forma una estructura micro - nanométrica en la superficie de la aleación de aluminio, aumentando la rugosidad de la superficie..Ra≤0.2μm), reducir el área de contacto de las partículas con la superficie. El recubrimiento permitePM10Reducción de la desviación del muestreo25%Especialmente adecuado para ambientes de alta humedad (humedad relativa >)80%).

2. diseño estructural antiabsorbente: aerodinámico- sí.Interfaz antiestática

1. Diseño de la cabeza de muestreo aerodinámico

Optimización de la transición de la superficie: cambiar el borde recto de la entrada de la cabeza de muestreo aR = 5 mmRedondear para reducir el fenómeno de separación del flujo de aire.CFDLa simulación muestra que el diseño aerodinámico puede reducir la intensidad de turbulencia en el interior de la cabeza de muestreo.30%, mejora de la uniformidad de la deposición de partículas15%.

Estructura del tubo de reducción gradual: el diámetro de entrada de la cabeza de muestreo está diseñado paraΦ40mmEl diámetro de la salida se reduce gradualmente aΦ25mm, formando un flujo de aire acelerado (la velocidad de flujo es de5 m/sAumentar12 m/s), utilizar el efecto inercial para reducir las partículas pequeñas..PM1.0Abajo) la deposición. Los experimentos han demostrado que la estructura puede hacerPM2.5Mejora de la eficiencia del muestreo10%.

2. Diseño de interfaz antiestática

Anillo de sellado de caucho conductor: caucho conductor (resistencia al volumen) en la conexión entre la cabeza de muestreo y el clip de película filtrante≤10³ Ω· cm) introducir la electricidad estática en la carcasa del muestreador para fundamentarla y evitar la adsorción de partículas debido a la electricidad estática en el borde de la película filtrante. Una prueba de campo muestra que la interfaz de caucho conductor puede reducir la deposición de partículas en el borde de la película filtrante.60%.

Conexión roscada de metal: se cambia la conexión entre la cabeza de muestreo y el cuerpo principal del muestreadorM16 × 1,5Hilo metálico, resistencia al contacto≤0.1ΩAsegúrese de que la electricidad estática esté abierta. En comparación con los hilos de plástico, la conexión de hilos metálicos puede mejorar la capacidad antiestática general del muestreador.5Veces.

III. optimización de la adaptabilidad ambiental: humedad y control de temperatura

1. Los recubrimientos hidrofóbicos deben hacer frente a la alta humedad

Recubrimiento de resina de fluorocarbono: pulverización de resina de fluorocarbono en la pared interior de la cabeza de muestreo (ángulo de contacto)110 °) hacer que las gotas de agua formen un rollo esférico en la superficie y reducir el impacto de la humedad en la deposición de partículas. Los experimentos muestran que en la humedad relativa90%En el medio ambiente, el recubrimiento de resina de fluorocarbono puede hacerPM2.5La desviación del muestreo es de15%Bajar5%.

Integración del módulo de calefacción: incrustada en el interior de la cabeza de muestreoPTCPlaca de calentamiento (potencia)5W), cuando la temperatura ambiente es inferior5℃Cuando se inicia automáticamente, se mantiene la temperatura de la superficie de la cabeza de muestreo más alta que el flujo de aire.2-3℃Evitar la adhesión de partículas debido a la condensación de vapor de agua. Un caso de muestreo de campo en invierno muestra que el módulo de calefacción puede hacerPM10Mejora de la estabilidad de los datos de muestreo30%.

2. Aplicación de materiales de compensación de temperatura

Soporte de aleación de memoria: la estructura de soporte de la cabeza de muestreo adopta aleación de níquel - titanio (coeficiente de expansión lineal)≤12×10 ⁻⁶/℃), en-20℃A50℃Cambios de tamaño en el entorno0,02 mmPara evitar que la cabeza de muestreo y la pinza de película filtrante no estén bien selladas debido a la expansión térmica y la contracción fría. Los experimentos han demostrado que el soporte de aleación de memoria puede hacer que el muestreadorEn temperaturas extremasLa tasa de fuga a grados es de0,5%Bajar0,1%.

IV. casos prácticos y verificación de los efectos

Una estación Provincial de Monitoreo Ambiental realiza pruebas comparativas de los muestreadores optimizados:

Condiciones de la prueba:PM2.5Concentración300 μg/m³, humedad relativa85%, temperatura25℃.

Resultados de la prueba:

Antes de la optimización (sustrato de aleación de aluminio sin recubrimiento): desviación de la deposición de partículas8,2%, tasa de pérdida del borde de la membrana filtrante3,5%.

Después de la optimización (aleación de aluminio)+ PTFERecubrimiento- sí.Diseño aerodinámico): desviación de la deposición de partículas2,1%, tasa de pérdida del borde de la membrana filtrante0,7%.

Conclusión: la optimización del material y la estructura puede mejorar la precisión general del muestreador.3Veces, satisfechoHJ/T 93-2013Requisitos para muestreadores de primer nivel en la norma (desviaciones)≤ 5%).

Conclusión

A través de la actualización del sustrato de aleación de aluminio, el recubrimiento inerte de la superficie, la estructura aerodinámica y la optimización integral de la interfaz antiestática,PM2.5La desviación de la deposición de partículas del muestreador de partículas puede reducirse significativamente. En el futuro, con los nanomateriales y3DCon el desarrollo de la tecnología de impresión, los materiales del muestreador evolucionarán hacia una mayor ligereza y precisión, proporcionando un soporte técnico más confiable para el monitoreo de la contaminación atmosférica.