Приложение B (справочное). Руководство по выбору фильтра

Приложение B
(справочное)

Руководство
по выбору фильтра

Примечание - Приложение содержит рекомендации по выбору фильтра для конкретного применения. В приложении приведены лишь основные положения, подлежащие рассмотрению. Данные положения могут быть использованы также при выборе других фильтрующих материалов для отбора проб, например, пенополиуретана.

B.1 Эффективность улавливания

B.1.1 Большинство фильтров, которые обычно применяют для отбора проб твердых частиц аэрозоля, имеет необходимую эффективность улавливания (см. 6.2) как торакальной, так и респирабельной фракций взвешенных в воздухе частиц. Для этого применяют глубинные фильтры, например из стекло- или кварцевого волокна, и мембранные фильтры, например комбинированный фильтр из сложных эфиров целлюлозы и фильтры из полимерных материалов, таких как поливинилхлорид (ПВХ) или политетрафторэтилен (ПТФЭ). Результаты эффективности отбора проб используемых мембранных фильтров представлены в [17].

B.1.2 Целлюлозные (бумажные) фильтры могут иметь эффективность улавливания менее 99 % и обычно не применяются для отбора проб взвешенных в воздухе частиц. Однако после обработки реактивом, например карбонатом натрия, их могут использовать как вторичный фильтр для улавливания неорганических газов или паров, например триоксида мышьяка.

B.1.3 При некоторых процессах, таких как испарение, протекающих при повышенных температурах, в воздухе могут образовываться ультрамелкие частицы, конденсируемые из паровой фазы. Поэтому для улавливания твердых частиц диаметром значительно менее 1 мкм необходимо использовать фильтры с высокой эффективностью улавливания. Однако ультрамелкие частицы обычно агломерируются с образованием частиц большего размера, которые эффективно улавливаются фильтрами с меньшей эффективностью улавливания. Следовательно, фильтры с эффективностью улавливания, установленной в 6.2, являются подходящими для отбора проб в процессах с испарением.

B.2 Эффективность фильтрации

B.2.1 Мембранные фильтры изготавливают из разнообразных полимерных материалов множеством различных способов. Мембранный фильтр представляет собой тонкий гибкий диск из микропористого материала с точно определенными размером, структурой, плотностью пор и т.д. Улавливание частиц происходит на поверхности мембранного фильтра, поэтому он имеет относительно низкую пылеулавливающую способность по сравнению с глубинным фильтром. Если на мембранном фильтре уловлено чрезмерное количество пыли, то это может привести к закупорке пор и выходу из строя насоса для отбора проб. Кроме того, проба может быть потеряна с фильтра при обработке или транспортировании. Поэтому при отборе проб на мембранные фильтры в окружающей среде с высоким содержанием пыли используют короткий период отбора проб, или применяют глубинные фильтры.

B.2.2 Глубинные фильтры состоят из волокон, которые беспорядочно формируются в объемный нетканый материал. Частицы улавливаются не только на поверхности фильтра, но также и внутри его структуры, в его глубине. Это обеспечивает значительно большую пылеулавливающую способность, чем у мембранных фильтров. Поэтому при отборе проб в окружающей среде с высоким содержанием пыли в течение длительных периодов предпочтительным является использование глубинных, а не мембранных фильтров. Однако глубинные фильтры зачастую содержат большее количество металлов, чем мембранные фильтры.

B.2.3 Подложки для отбора проб (см. 6.2, примечание 3), состоящие из пластика с прикрепленным фильтром, обычно имеют более высокую пылеулавливающую способность, чем в случаях B.2.1 и B.2.2.

Примечание - Подложки для отбора проб применяют в случае отбора нелипких частиц, которые могут быть потеряны при переносе фильтра из пробоотборника в устройство для транспортирования и/или растворения.

B.3 Содержание металлов

B.3.1 Содержание металлов в фильтрах должно быть по возможности минимальным, так как оно может внести существенный вклад в холостую пробу, результат анализа которой определяет, в частности, нижний предел диапазона измерений аналитического метода. Содержание металла в фильтрах зависит от применяемого предельного значения. Для каждого определяемого металла нижний предел диапазона измерений аналитического метода должен быть меньше, чем количество металла, которое было бы уловлено при отборе проб воздуха с содержанием определяемого металла в 0,1 его предельного значения за заданный период отбора проб (см. 8.1.2.1) при заданном расходе (см. 8.1.1.2). Если это условие не выполняется и предполагается, что содержание металла в фильтре может быть высоким, то необходимо использовать другой фильтр.

B.3.2 Мембранные фильтры обычно имеют очень низкое содержание металлов и в этом отношении подходят для отбора проб почти всех металлов и металлоидов.

B.3.3 Фильтры из стекловолокна не применяют для отбора проб на содержание некоторых металлов (например, алюминия, кальция и цинка), для которых они имеют относительно высокий уровень холостых показаний. В меньшей степени это относится к фильтрам из кварцевых волокон.

B.4 Стабильность массы

B.4.1 Если фильтры (или подложки) необходимо взвешивать для определения количества уловленной пыли, то они должны обладать низкой влагоемкостью, чтобы изменения веса холостой пробы, которые могут происходить в результате изменений условий отбора проб (температуры, влажности), были по возможности минимальными и воспроизводимыми. Например, фильтры из сложных эфиров целлюлозы обычно не подходят для гравиметрического анализа, так как они поглощают значительное количество влаги. При проведении гравиметрического анализа применяют фильтры из ПВХ.

B.4.2 При применении фильтров из стекло- или кварцевых волокон важно, чтобы они не были слишком хрупкими, так как это может вызвать ошибки взвешивания из-за потери материала фильтра. Фильтры из кварцевых волокон более хрупкие, чем фильтры из стекловолокна. Однако этот недостаток компенсируется их более низким содержанием металла.

B.5 Растворимость

B.5.1 Фильтры (или подложки) должны быть либо полностью растворимыми, либо полностью нерастворимыми при использовании выбранного метода подготовки проб. Частично растворимые фильтры могут создать значительные трудности при подготовке раствора пробы и (или) могут быть причиной погрешности анализа из-за несоответствия составов раствора пробы и градуировочного раствора.

В.5.2 Если выбранный метод подготовки проб (ИСО 15202-2) включает количественный перенос раствора пробы в мерную стеклянную посуду (или соответствующую емкость при использовании плавиковой кислоты) перед анализом, то фильтры (или подложки), используемые для отбора проб, предпочтительно должны быть растворимыми в рамках выбранного метода подготовки проб. Это уменьшит вероятность неполного переноса раствора пробы. Мембранные фильтры из сложных эфиров целлюлозы со средним диаметром пор 0,8 мкм растворяются в азотной кислоте и подходят для применения в случае использования этой кислоты в рамках выбранного метода подготовки проб. Фильтры из кварцевых волокон растворяются в плавиковой кислоте и подходят для применения в случае использования этой кислоты. Другие фильтры могут быть применены в равной степени.

B.5.3 Если растворы проб должны быть доведены до необходимой консистенции в специальной посуде для растворения (например, в градуированной центрифужной пробирке), то при использовании выбранного метода подготовки проб несущественно, являются ли фильтры растворимыми или нет.

B.6 Химическая совместимость

Если химический анализ пробы проводят методом, не описанным в настоящем стандарте, то следует использовать материал фильтра, не реагирующего с определяемым химическим веществом. Например, мембранные фильтры из политетрафторэтилена подходят для отбора проб щелочной пыли, для которой может потребоваться определение гидроксида и связанного с ним щелочного металла (лития, натрия, калия или цезия).