Analyzátory pro přesný a kvalitní monitoring kvality vzduchu

Nikdo dnes nezpochybní, že monitorovat kvalitu ovzduší je zásadně důležité a je to v souladu zejména se současnými trendy ochrany životního prostředí, ochrany zdraví lidí pracujících v nesčetných provozech nebo naopak z důvodu kontroly četných technologických parametrů vzduchu jakožto technologické suroviny nebo naopak technologického odpadu. V celé části vyspělého světa (EU, USA, Čína, Rusko atd.) se požadavky na kvalitu monitoringu vzduchu neustále navíc mění, vyvíjí a v drtivé většině také zpřísňují. To klade na analyzátory neustále se zvyšující nároky jak z hlediska citlivosti a rozsahu měření analytů, ale i také ve smyslu kvality sběru, zpracování a využití naměřených dat. 

Analyzátory společnosti Thermo Scientific™ nabízí celou škálu moderních a vysoce kvalitních možností, jak profesionálně monitorovat kvalitu vzduchu. Měření lze provádět jak v exteriéru (např. meteorologické stanice), kde se musí analyzátory vypořádat často se silným kolísáním teplot a vlhkosti v průběhu roku, tak v interiéru (např. monitoring pracovního prostředí v rozličných výrobních prostorech), kde naopak mohou čelit jednostrannému fyzikálnímu zatížení. Aplikační výjimkou není ani technologický či odpadní vzduch, kde analyzátory nenabízí jen prosté monitorování analytů, ale také přímou a okamžitou regulaci příslušných technologických procesů ve vazbě na další řídící technologie. Jistě není překvapením, že datové výstupy analyzátorů společnosti Thermo Scientific™ plně reagují na aktuální normy (např. hygienické) a zvyšující se kvalitativní standardy. 

Analyzátory jsou schopny měřit celou škálu analytů, přičemž mezi nejběžnější patří např.: oxid uhličitý, oxid uhelnatý, páry rtuti, oxidy dusíku, oxid siřičitý, ozon, uhlovodíky, ale třeba také prachové částice. S ohledem na obsáhlost tohoto tématu a omezené možnosti rozsahu tohoto článku se zaměříme jen na nejčastěji používané analyzátory vzduchu. 

Princip analyzátorů vzduchu 

Analyzátory využívají různé měřící techniky, ale ve většině jsou společným základem optické absorpční nebo fluorescenční metody, přičemž jsou využívány i další možnosti – viz tabulka. 

Pragolab: Tabulka č. 1: Přehled měřicích technik a čísel modelů.

Kromě řídící elektroniky, ovládacích, zobrazovacích a komunikačních prvků, disponují všechny analyzátory také systémem pro čerpání analyzovaného vzduchu, a to v objemech, které si vyžaduje použitá analytická metoda a praktické nasazení analyzátoru.

Vybrané analyzátory, jejich základní vlastnosti a výhody

Jak bylo již předesláno, v tomto odstavci si představíme z výše uvedené tabulky nejběžněji používané analyzátory. Výběr zohledňuje takové, které jsou nejčastěji používané a většinou souvisí s kontrolou životního prostředí (meteorologické stanice, zdravotní a hygienické instituce apod.).

Modely řady: 42i – NO/NO_x analyzátor 

Analyzátory řady 42i (celkem šest modelů) jsou určeny pro měření oxidů dusíku (mimo N₂O – řada 46i) ve vzduchu od úrovní nižších než 1 ppb až do 1000 ppb. Pracují na chemiluminiscenčním principu. Modely 42i-Y NO/NO_X mají jednokomorový design trubice s jedním fotonásobičem, který měří NO/NO_X, který zahrnuje většinu oxidů dusíku s výjimkou N₂O (řada 46i).

Pragolab: Obr. 1: Model 42i-HL High Level NO-NO2 -NOx

Klíčové vlastnosti modelové řady 42i:

• Standardní duální rozsah a automatický rozsah
• Doba odezvy měření 10 sekund
• Automatická korekce teploty a tlaku
• Uživatelsky volitelné alarmy proti koncentraci

Modely řady 43i-SO₂ 

Analyzátory řady 43i (tři modely) jsou určeny k měření oxidu siřičitého. Oxid siřičitý lze měřit postupně pomocí třech modelů až do koncentrace 50 ppt. Analyzátory využívají technologii pulzní fluorescence, přičemž reflexní pásmové filtry podléhají v daleko nižší míře fotochemické degradaci a jsou selektivnější při izolaci vlnových délek, což má za následek jak zvýšenou specifičnost detekce, tak dlouhodobou stabilitu v měření.

Pragolab: Obr. 2: Model 43i-TLE SO2

Klíčové vlastnosti modelové řady 43i:

• Duální sady reflexních pásmových filtrů
• Zvýšená citlivost detekce a dlouhodobá stabilita
• Kompenzace teploty a tlaku
• Uživatelsky volitelné alarmy proti koncentraci

Modely řady 49i-O₃

Analyzátory řady 49i (dva modely) jsou určeny k měření ozónu. Ozón lze měřit postupně pomocí dvou modelů až do koncentrací 1 000 ppb. Analyzátory využívají UV fotometrický kalibrační primární standard. Model 49 i-PS používá dvoučlánkový fotometr, koncept přijatý NIST jako základní technologie pro ozonový standard.

Klíčové vlastnosti modelové řady 49i:

• Dosažitelná doba odezvy 20 sekund
• Průtok ozonátorem až 6 l/min.
• Rychlý vnitřní ozonátor a doba odezvy
• Kompenzace teploty a tlaku

Všechny analyzátory uvedené v tabulce, navíc spojují tyto další důležité vlastnosti a funkcionality: 

• Ethernetové připojení pro efektivní vzdálený přístup
• Sériové porty
• Vylepšené uživatelské rozhraní s programováním jedním tlačítkem a velkým displejem
• Flash paměť pro větší množství dat s možností využití stažitelného softwaru
• Uživatelsky volitelné rozsahy v daném rozsahu přístroje
• K dispozici další výstupy pro správu a řízení:
  • 0–10 voltů
  • 4–20 mA
  • RS232/485
• Standardní I/O:
  • Relé při výpadku napájení (jak NO, tak NC)
  • Digitální vstupy (16x)
  • Analogové napěťové výstupy (6x)

Pragolab: Obrázek 3: Model 49i-PS O3,

Závěr

Je určitě nutné zdůraznit, že investice do monitoringu kvality vzduchu většinou znamenají marginální částku ve srovnání s investicemi do celých technologií. Pokud budou technologie a zařízení pracovat v souladu s místními předpisy a pracovníci budou v bezpečí před únikem znečišťujících látek, plynů nebo toxických výparů, pomůže to zamezit možným obrovským ekonomickým a právním škodám.

Využití všech uvedených analyzátorů je tedy velmi široké a je nutné také zmínit, že kromě nejběžnějšího nasazení v monitorovacích stanicích a regulačních celcích na řízení a kontrolu kvality vzduchu ve výrobě, nachází popsané analyzátory také uplatnění v oblasti základního a aplikačního výzkumu v akademické sféře.

Pro více informací kontaktujte Davida Petráše na [email protected].