CZ20024265A3 - Způsob stanovení množství suspendované částicové látky, testovací trubice pro stanovení suspendované částicové látky a testovací souprava pro stanovení suspendované částicové látky - Google Patents

Description

Způsob stanovení množství suspendované částicové látky, testovací trubice pro stanovení suspendované částicové látky a testovací souprava pro stanovení suspendované částicové látky

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu stanovení množství částicové látky v plynech, přičemž tyto suspedované částicové látky zahrnují například suspendovaný prach a aerosol a jsou označovány zkratkou PM (Particulate Matter). Vynález se dále týká testovací trubice pro stanovení množství uvedené částicové látky a testovací soupravy pro stanovení množství uvedené částicové látky.

Vynález se zejména týká způsobu kvantitativního stanovení množství částicové látky, jejíž částice mají průměr menší nebo rovný 10 mikrometrům a které jsou mezi PM označovány jako SPM (Suspended Particulate Matter), za použití elektronové spinové rezonance, která je uváděna pod zkratkou ESR, dále testovací trubice pro toto stanovení a soupravy pro toto stanovení. Suspendovaná částicové látka je obsažena ve výpouštěné emisi, například z pohyblivých nebo pevných emisních zdrojů, ve kterých se používá motorová nafta pro vznětové motory.

Dosavadní stav techniky

Je známo mnoho látek, které způsobují znečištění vzduchu, mezi které patří například oxidy síry, oxidy «·»· · dusíku, oxid uhelnatý, suspendované částicové látky, oxid uhličitý a těkavé organické sloučeniny.

Znečistění vzduchu představovalo primární příspěvek zněčistění životního prostředí, v důsledku čehož byly ustanoveny ekologické a emisní standardy mající za úkol zabránit uvedenému znečistění životního prostředí. Za účelem snížení znečistění životního prostředí vstoupilo v platnost mnoho omezení pro kontrolu emisí vypouštěných polučních látek. V důlsledku těchto omezení byla například soustředěna pozornost na oxidy síry, přičemž byla přijata opatření vedoucí ke snížení obsahu oxidů síry ve vzduchu, mezi která například patří dovoz ropy s nižším obsahem síry, vývoj postupů pro odsíření ropy a použití zařízení pro odsíření vypouštěných emisí. Takto se postupně každým rokem snižuje obsah oxidu siřičitého ve vzduchu. Pozornost byla rovněž soustředěna na oxidy dusíku, přičemž byla rovněž stanovena norma přípustné koncentrace oxidů dusíku a podporuje se požívání zařízení pro denitrogenaci vypouštěných emisí. Tím se dosáhlo snížení emise oxidů dusíku z pevných emisních zdrojů, kterými jsou například továrenské provozy.

Avšak výfukové emise z pohyblivých emisních zdrojů, jakými jsou například motorová vozidla, obsahují mnoho jiných látek odlišných oxidů dusíku. Jsou neustále zpřísňovány omezení přítomnosti těchto látek v životním prostředí a koncentrace těchto látek, které jsou připouštěny ustanovenými standardy jsou v současné době velmi nízké a to představuje vážný problém při splnění těchto standardů.

···· • ·

9999

Složky obsažené ve výfukové emisi z motorových vozidel se mění v závislosti na použitém palivu. Nicméně v nedávné době se do středu zájmu dostaly výfukové emise vozidel poháněných vznětovými motory.

dvacetkrát výfukových

Komerčně dostupná motorová nafta se dělí do čtyř následujících skupin:

motorová nafta {obecná kvalita), motorová nafta č.l, motorová nafta č.2 a motorová nafta č.4, přičemž složky těchto paliv jsou kromě přísad, které zahrnují, téměř stejné. Výfukové emise z motorových vozidel poháněných motorovou naftou jsou tvořeny plynnou fází a částicovou fází. Výfukové emise z motorových vozidel poháněných motorovou naftou jsou vyznačené tím, že obsahují částicovou látku ve vysoké koncentreaci, která je asi vyšší než je koncentrace částicové látky ve emisích z motorových vozidel, jejichž motory spalují benzínové palivo,

Provedenou konvenční analýzou bylo uvedená částicová látka je tvořena organickými sloučeninami pocházejícími z paliva nebo maziv, které jsou adsorbovány na uhlíku, oxidy síry pocházejícími ze sírné složky obsažené v palivu a kovovými složkami ve stopových množstvích (viz WHO-diesel fuel and exhausted substances, Environment Health Saving Section of Japanese Minstry of the Environment, 1999). Alternativně je známo, že částicová látka převážně existuje ve formě částic jejichž velikost Částic se pohybuje v rozmezí mezi 0,02 a 0,5 mikrometru; nicméně tyto částice tvoří časem agregáty, přičemž maximální průměr těchto agregátů dosahuje až 30 mikrometrů.

stanoveno, že atomy uhlíku, • · ·· ♦··· ·»· ·

Z těchto částicových látek zůstávají suspendované částicové látky SPM, které jsou definovány jako částice suspendované ve vzduchu mající průměr menší než 10 mikrometrů, ve vzduchu po dlouhou dobu. Částice suspendovaných částicových látek SPM se ukládají na povrchu plic nebo průdušnic v případě, že jsou vdechovány nosem nebo ústy ve vysoké koncentraci, a mohou takto zvyšovat pravděpodobnost respiračních chorob. Proto se neblahý účinek těchto látek na lidské tělo stává problémem, který je třeba řešit. Jako zdroj emise suspendovaných částicových látek SPM přichází v úvahu jednak umělý zdroj, kterým jsou továrny a spalovny vypouštějící saze, kouř a prach a motorová vozidla, zejména motorová vozidla podáněná vznětovými motory spalujícími motorovou naftu znečisťující okolní prostředí výfukovými plyny, a jednak spontánní zdroj kterým je například suchá půda vířená větrem nebo erupce sopek.

Pokud jde o uměle generované suspendované částicové látky, existuje mnoho skutečností, mezi které například patří složky nebo mechanismus tvorby jednotlivých emisních zdrojů, které až dosud nebyly objasněny.

Aby bylo možné objasnit účinek suspendovaných částicových látek SPM, je nezbytné stanovit koncentraci suspendovaných částicových látek SPM ve vzduchu. Jako standardní metoda stanovení částicové látky ve vzduchu se používá tak zvaná metoda stanovení hmotnosti částicové látky: při této metodě stanovení se oddělí částicová látka jejíž průměr je větší než 10 mikrometrů, jímá se filtrací částicová látka jejíž průměr není větší než 10 mikrometrů a hmotnost této částicové látky se dělí objemem nasátého vzduchu, přičemž se získá výsledek v mg/cm³.

· «··· ·

Podle ustanovení Enviroraental Standard, The Basic Environmental Law or Proceduře for Emergency Čase, Air Pollution Control Law of Japan je určeno, že by pro stanovení suspendované částicové látky měla být použita jedna z následujících metod stanovení:

metoda rozptylu světla, piezoelektrická balanční metoda a metoda absorpce β-paprsků.

To je uvedeno ve vyhlášce Ministry of the Environment No.25 z roku 1973 a v článku 18 nařízení Air Pollution Control Law of Japan.

V současné době jsou pro kontinuální monitorování znečistění vzduchu používána zařízení pro automatické měření znečistění vzduchu. Z těchto zařízení je v nejširší míře používáno zařízení využívající metodu absorpce β-paprsků.

Ekologická norma pro suspendované částicové látky SPM stanovuje, že střední obsah suspendované částicové látky pro den není vyšší než 0,10 mg/cm³ a za hodinu není vyšší než 0,20 mg/cm³ (vyhláška Ministry of the Environment z

8.května 1973, článek 9 Basic Environmental Law of Japan).

Metoda absorpce β-paprsků je založena na tom, že se množství absorbovaného světla zvyšuje úměrně s množstvím látky v případě, že je látka ozařována β-paprsky majícími nízkou energii.

Zařízení pro automatické měření provádí stanovení, při kterém se částicová látka zachycená na filtračním papíru ozařuje β-paprsky a měří se intenzita prošlých β-paprsků a ««*« z takto změřené intenzity se stanoví množství suspendované částicové látky. Jako zdroj β-paprsků se používá zdroj paprsků, jehož dávka není vyšší než 3,7 MBq (lOOgCi): 147 promethium 147 ( Pm s poločasem rozpadu 2, 623 roku a maximální energií 0,225 MeV) nebo uhlík 14 ( C s poločasem rozpadu 5730 roků a maximální energií 0,156 MeV).

Vztah mezi prošlou intenzitou β-paprsků a hmotností zachycené částicové látky je dán níže uvedenou rovnicí. Jelikož hmotnostní absorpční koeficient μ_πι v této rovnici je považován skoro za konstantní bez ohledu na složení Částicové látky, může být X_m získán pouze na základě poměru I a Ι_θ.

Ln 'V¹) = +

X, nr přičemž:

I znamená intenzitu β-paprsků prošlých jak filtračním papírem, tak i částicovou látkou zachycenou na tomto filtračním papíru,

I_Q znamená intenzitu β-paprsků vysílaných k filtračnímu papíru, μ_π) znamená hmotnostní absorpční koeficient (g/cm²) a

X_m znamená hmotnost částicové látky(g/cm²) β-Paprsky se absorbují několika členy, jakými jsou ochranná membrána pro ochranu jednotky zdroje paprsků, filtrační papír pro zachycení částicové látky a ochranná membrána pro ochranu detekční jednotky, která má být

UM · •···*·· ·« · ·· · uložena mezi zdroj paprsků a detektor. Proto se intenzita β-paprsků mění v závislosti na množství β-paprsků absorbovaném těmito členy. Při metodě absorpce β-paprsků se detekuje pouze 1 % změny způsobené vlastní absorpcí β-paprsků, takže zde existuje problém související s přesností stanovení.

Alternativně se při metodě rozptylu světla stanoví množství částicové látky provedením následujících kroků: ozáření částicové látky adsorbované na filtračním papíru světlen určité vlnové délky, změření množství světla rozptýleného částicovou látkou a vypočtení rozdílu mezi množstvím ozařujícího světla a množstvím rozptýleného světla rovnajícímu se množství světla absorbovaného částicovou látkou za účelem stanovení množství částicové látky. Přesnost stanovení metodou rozptylu světla se tedy mění v závislosti na přesnosti měření množství rozptýleného světla.

Při piezoelektrické balanční metodě se stanovení množství částicové látky stanoví provedením následujících stupňů: zvážení hmotnosti filtračního papíru před jeho použitím a zvážení celkové hmotnosti filtračního papíru, na kterém je zachycena částicové látka, jakož i vypočtení rozdílu mezi oběma naváženými hodnotami rovnajícímu se hmotnosti zachycené částicové látky. Při této piezoelektrické balanční metodě může být tedy hmotnost částicové látky stanovena přesně pouze v případě, kdy se na filtračním papíře adsorbuje pouze částicové látka. Jak u metody rozptylu světla, tak i u piezoelektrické balanční metody jsou tedy problémy související s přesnosti stanovení, • ·· · ·

Mezi polučními plyny je výfuková emise z motorových vozidel definována jako látky jako například oxid uhelnatý, uhlovodíky, olovo a ostatní materiály odvozené od provozování motorového vozidla, přičemž motorové vozidlo je definováno v Prime Minister's Office Order tak, že zahrnuje automobily, o kterých pojednává článek 2(2) zákona Law No.185 of Road Driving Vehicles, který je v platnosti od roku 1951, a motocykly s objemem válce menším než 50 cm³, o kterých pojednává článek 2(3) uvedeného zákona, a takové motorové vozidlo je považováno za škodlivé pro lidské zdraví nebo životní prostředí a látky, které jsou takto škodlivé, jsou stanoveny příkazem Cabinet Order podle článku 2(10) zákona Air Pollution Control Law vydaného jako Law No.97 10.června 1968 v Japonsku. Výraz látky, které jsou takzo škodlivé, jsou stanoveny příkazem Cabinet Order zahrnuje oxid uhelnatý, uhlovodíky, sloučeniny olova, oxidy dusíku a částicové látky, jak je to určeno ustanovením zákona Air Pollution Control Law, který je v platnosti od roku 1968 jako Law No.329.

Obsah částicové látky ve výfukové emisi z výše popsaných motorových vozidel je vyšší než obsah částicové látky ve výfukové emisi z vodidel se vznětovými motory spalujícími motorovou naftu. Vzhledem k tomu, že částicová látka je směsí uhlíku, dusíku, představují hlavní složky účinné obecně stanovitelné postupem extrakci, přečištění přečištěných podílů kyslíku a síry, které látky, jsou tyto látky zahrnujícím Soxhletovu extraktů, frakcionaci surových a detekci za použití plynové chromatografie kombinované s vysoce výkonnou kapalinovou chromatografií nebo hmotovou spektrometrií (GC-MS). Vzhledem k tomu v případě, že je v částicové látce obsažena látka, která není extrahována nebo je extrahována pouze ve velmi malé míře, potom tato látka nemůže být stanovena použitím této konvenční metody.

« · ·· ·

Poněvadž se kontrola výfukových emisí konvenčně zaměřila ma oxidy dusíku, které jsou souhrne označovány jako N0_x, nebo oxidy síry, které jsou souhrně označovány jako S0_x, nebyla až dosud vyvinuta vhodná a přesná metoda stanovení množství emitované suspendované částicové látky.

V současné době se množství suspendované částicové látky emitované z motorových vozidel představujících mobilní zdroj emise stanovuje za použití dvou analytických metod: jednou z nich je Orsatová analýza používaná japonským Ministerstvem životního prostředí (Japanese Ministry of the Environment), zatímco druhou z nich je test výfukového kouře dieslových motorů používaný japonským ministerstvem Japanese Ministry of Land, Infrastructure, and Transport.

Uvedená Orsatova analýza zahrnuje nafoukání určitého objemu výfukové emise na filtrační papír za použití pumpičky, přičemž dojde k adsorpci částicové látky suspendované v plynu na filtrační papír, a stanovení množství adsorbované suspendované částicové látky ze zvýšené hmotnosti filtračního papíru. Jelikož se hmotnost filtračního papíru mění v závislosti na proudění výfukové emise, vlhkosti vzduchu a dalších faktorech, je přesné stanovení množství suspendované částicové látky obtížné.

Při testu výfukového kouře dieslových motorů stanovení zahrnuje nafoukání výfukové emise během velmi krátké doby

1,4 sekundy na filtrační papír za účelem adsorpce částicové látky suspendované ve foukaném vzduchu na filtrační papír, ozařování filtračního papíru, na kterém je adsorbovaná částícová látka, světlem určité vlnové délky za účelem dosažení odrazu světla, zachycení odraženého světla • * * · *·· ···· «· ··« * selenovým fotočlánkem produkujícím odpovídající proud a stanovení koncentrace suspendované částicové látky ve výfukové emisi na základě takto naměřeného proudu. Vzhledem k tomu, že výfuková emise je foukána proti filtračnímu papíru velmi krátkou dobu, je přesnost stanovení velmi nízká. I zde stejně jako u výše uvedených metod je obtížné přesně stanovit množství suspendované částicové látky.

V souladu s výše uvedeným je tedy zapotřebí zlepšit kvalitu paliva za účelem zabránění znečistění životního prostředí a vyvinout vznětové motory spalující motorovou naftu, které by produkovaly emise s menším množstvím suspendované částicové látky, popřípadě vyvinout zařízení, která by byla schopna odstranit suspendovanou částicovou látku z výfukové emise. Aby bylo možné realizovat výše uvedené snahy je třeba také vyvinout způsob přímé analýzy zachycené suspendované částicové látky, který by byl vysoce citlivý.

Podstata vynálezu

Vynález řeší výše uvedené problémy a nedostatky dosud známých způsobů stanovení množství suspendované účinné látky.

Předmětem vynálezu je způsob stanovení suspendované částicové látky v plynu, jehož podstata spočívá v tom, že zahrnuje 1) vedení plynu obsahujícího suspendovanou částicovou látku skrze testovací trubici za účelem adsorpce částicové látky na záchytném materiálu, 2) stanovení množství atomů nebo chemických druhů majících nepárový elektron, které jsou obsaženy v suspendované částicové ··♦* · ·« *··* látce adsorbované na záchytném materiálu elektronovou spinovou rezonanční spektroskopií a 3) určení množství suspendované částicové látky v plynu na záklasdě stanovení množství atomů nebo chemických druhů majících nepárový elektron.

Atom mající nepárový elektron je výhodně zvolen z množiny zahrnující uhlík, dusík, kyslík, síru, měď, železo, mangan a vanad.Chemickými druhy majícími nepárový elektron jsou výhodně radikál obsahující kovový prvek nebo atom zvolený z množiny zahrnující uhlík, dusík, kyslík nebo síru. Radikál obsahující atom uhlíku je generován z fosilního paliva nebo dřeva zahřátím a spálením.

Dalším předmětem vynálezu je testovací trubice pro kvantitativní stanovení suspendované částicové látky za použití elektronové spinové rezonanční spektroskopie, jejíž podstata spočívá v tom, že zahrnuje tělo mající na obou koncích krček, přičem průměry krčků jsou menší než průměr těla a v těle je obsažen záchytný materiál. Vnější průměr těla je 4 až 25 mm, vnější průměr krčků je 3 až 23 mm a tloušťka záchytného materiálu obsaženého v těle činí 2 až 40 mm, přičemž celková délka trubice činí 4 až 2000 mm. Tato testovací trubice je výhodně zvotovena ze skla nebo plastu. Sklem je výhodně křemenné sklo, které obsahuje malé množství nečistot, zatímco plast je výhodně zvolen z množiny zahrnující polyethylen, polypropylen, 1,4-polybuten a polymethylmethakrylát.

Záchytný materiál obsažený v testovací trubici podle vynálezu je vytvořen z materiálu majícího adsorpční a sorpční schopnost. Tento materiál je výhodně zvolen z flfl· • · « «··· ···· fl «·* ···· množiny zahrnující papír, dřevo a netkané textilie, skleněnou vlnu a vatu a jejich vzájemné kombinace.

Ještě dalším předmětem vynálezu je testovací souprava pro stanovení suspendované částicové látky v plynu, jejíž podstata spočívá v tom, že zahrnuje testovací trubici a spojovací člen spojující testovací trubici k trubkám pro zavedení plynu, jehož obsah suspendované částicové látky má být stanoven, do testovací trubice. Tato testovací souprava výhodně obsahuje alespoň dva spojovací členy a alespoň dvě testovací trubice.

Spojovací člen je výhodně zhotoven z tepelně odolného elastomeru, přičemž tento elastomer je výhodně zvolen z množiny zahrnující silikonový kaučuk, akrylový kaučuk, ethylen-propylenový kaučuk, chloroprenový kaučuk, styrenbutadienový kaučuk a butylkaučuk.

Posledním předmětem vynálezu je testovací souprava pro stanovení množství suspendované částicové látky, jejíž podstata spočívá v tom, že dále obsahuje pouzdru pro uložení testovací trubice a spojovacího členu.

Popis obrázků na výkresech

Na připojených výkresech:

obr.l znázorňuje podélný řez testovací trubicí podle vynálezu;

« 9 ·· ··· 9 ·«·* 9 obr.2 znázorňuje schematicky odebírání vzorku plynu za použití testovací trubice podle vynálezu;

obr.3 znázorňnuje vztah mezi poloměry částicové látky a intenzitou signálu elektronové spinové rezonanční spektroskopie;

obr.4 znázorňuje elektronový spinový rezonační spektrogram, na kterém je detekován uhlíkový radikál;

obr.5 znázorňuje sloupcový diagram představující vztah mezi množstvím částicové látky a množstvím radikálů;

obr.6 znázorňuje elektronové spinové rezonanční spektrum výfukové emise, která byla odebrána z výfuku 3 t vozidla vyrobeného společností A;

obr.7 znázorňuje elektronové spinové rezonanční spektrum výfukové emise, která byla odebrána z výfuku 2,5 t vozidla vyrobeného společností B;

obr.8 znázorňuje elektronové spinové rezonanční spektrum výfukové emise, která byla odebrána z výfuku 3,5 t vozidla vyrobeného společností B;

obr.9 znázorňuje elektronové spinové rezonanční spektrum výfukové emise, která byla odebrána z výfuku 2 t vozidla vyrobeného společností C;

obr.10 znázorňuje elektronové spinové rezonanční spektrum výfukové emise, která byla odebrána z výfuku l,15t dodávky vyrobené společností D;

obr.11 znázorňuje elektronové spinové rezonanční spektrum látek, které byly usazeny na vnitřním povrchu tlumičové trubky výfuku l,25t dodávky vyrobené společností D;

4*44 • 4 « · ··· 4444

4 4 4

4 · *· «444 obr.12 znázorňuje elektronové spinové rezonanční spektrum atmosféry, která byla odebrána mezí 18 a 19 hodinou na křižovatce Asaminami-ku 1-chome v Hiroshima city;

obr.13 znázorňuje elektronové spinové rezonanční spektrum atmosféry, která byla odebrána mezi

18. a 19. hodinou na křižovatce Kogo silnice 2 v Hiroshima city; a obr.14 znázorňuje elektronové spinové rezonanční spektrum atmosféry, která byla odebrána mezi

23. a 0. hodinou na křižovatce Kogo silnice 2 v Hiroshima city.

V následující části popisu bude vynález popsán detailnějším způsobem.

Předmětem vynálezu je způsob stanovení suspendované částicové látky v plynu, jehož podstata spočívá v tom, že zahrnuje 1) vedení plynu obsahujícího suspendovanou částicovou látku skrze testovací trubici za účelem adsorpce částicové látky na zýchytném materiálu, 2) stanovení množství atomů nebo chemických druhů majících nepárový elektron, které jsou obsaženy v suspendované částicové látce adsorbované na záchytném materiálu elektronovou spinovou rezonanční spektroskopií a 3) určení množství suspendované částicové látky v plynu na záklasdě stanovení množství atomů nebo chemických druhů majících nepárový elektron.

Při způsobu podle vynálezu je atom mající nepárový elektron zachycený na záchatném materiálu zvolen z množiny • » · · ; · • · · · · ··· ···» ·· ···· ···* · zahrnující železo, měď, vanad, mangan, kobalt, chrom, titan a molybden.

Chemickým druhem majícím nepárový elektron je výhodně radikál obsahující atom uhlíku nebo atom kovu. Výhodněji zde mohou být zmíněny například uhlovodíkový radikál odvozený od alkanu nebo alkenu, uhlovodíkové radikály s lineárním řetězcem, jakými jsou například methylový radikál, ethylový radikál, radikál odvozený od nasycených nebo nenasycených mastných kyselin, uhlovodíkový radikál s rozvětveným řetězcem, jakým je například tris(pentachlorfenyl)methylový radikál, trifenylmethanový radikál, radikály odvozené od polycyklických aromatických sloučenin, jakými například jsou anthracen, naftaren a benzopyren, a radikály odvozené od sloučenin obsahujících

Z 2+ < z například ionty dvojmocneho manganu (Mn ) , ionty dvojmocne

2+ 3+ .

mědi (Cu ), ionty trojmocného železa (Fe ) , ionty trojmocného a pětimocného chrómu (Cr³⁺, Cr⁵⁺) a ionty dvojmocného a čtyřmocného vanadu (V²⁺, V⁴⁺) .

Atom mající nepárový elektron nebo radikál obsahující uhlík, dusík, kyslík, síru nebo atom kovu se generuje zahřátím a spálením dřeva nebo fosilního paliva, jakým je například ropa a uhlí. Zejména ropné palivo je bohaté na atomy kovů, které jsou tak zvanými těžkými kovy a které zahrnují železo, měď, mangan a chrom. Takové kovové atomy vytváří odpovídající radikály v případě, že se ropné palivo spálí, takže množství částicové látky PM nebo suspendované částicové látky SPM v rezultujícím plynu může být stanoveno za použití těchto radikálu jako ukazatele stanovení.

Alternativně v případě, že výše popsaný atom těžkého kovu nebo atom hliníku se detekují ve výfukové emisi, i • · • · • · · · · ♦ * ···· ♦ ··» ···· »· 9··· když se použije palivo s nízkým obsahem atomů těžkých kovů, avšak detekuje se těžký kov nebo hliník, potom mohou být získané výsledky použity jako ukazatel například stavu katalyzátoru pro eliminaci škodlivin ve výfukové emisi z motorového vozidla nebo ukazatel vyhodnocující výkonost tohoto zařízení. V katalyzátoru pro eliminaci škodlivin z výfukové emisi je na katalyzátorovém nosiči, jakým je například hliník, poskytujícím substrát pro katalyzátorový kov, nanesen oxid vanadičný nebo rhodium. Proto detekce výše uvedeného kovu se zdá ukazovat, že katalyzátor je z nějakého důvodu poškozen a že tento kov odchází do okolní atmosféry tlumičem výfuku vozidla.

V rámci vynálezu testovací trubice pro kvantitativní stanovení suspendované částicové látky za použití elektronové spinové rezonanční spektroskopie obsahuje tělo krčky vytvořené na obou koncích těla testovací trubice, přičemž průměr těchto krčků je menší než průměr uvedeného těla a v těle je obsažen záchytný materiál. Vnější průměr těla činí 4 až 25 mm, vnější průměr krčků činí 3 až 23 mm, tloušťka záchytného materiálu obsaženého v těle činí 2 až 40 mm a celková délka testovací trubice činí 27 až 200 mm. Důvod toho, proč má testovací trubice tvar a velikost, které jsou popsány výše, bude uveden v následujícím textu.

Aby bylo možné stanovit suspendovanou částicovou látku za použití elektronové spinové rezonanční spektroskopie potřebuje testovací trubice alespoň 0,15 až 4,8 mm³ účinného objemu. Při konvenčním provádění uvedeného spektroskopického stanovení v případě, že se měří pevný vzorek za použití elektronového spinového rezonančního spektroskopu se přesně odváží určité množství vzorku, například 200 mg, za použití vah, například elektrických vah, načež se odvážený vzorek převede do skleněné trubičky • · · · « · · ·« * φ ·«»·· • · · · · · · ···* « ··· ·♦»· ·· ·«·« s kulatým dnem pro elektronovou spinovou rezonanční spektroskopii a vzorek se změří. Velikost skleněné trubičky je stanovena velikostí dutinového rezonátoru obsaženého v elektronovém spinovém rezonančním spektrometru v případě, že je šířka čáry signálu úzká. β elektronovém spinovém rezonančním spektrometru vyráběném společností Jeol Ltd. se používá trubička, která má vnitří průměr 4 mm, vnější průměr 5 mm a celkovou délku 27 až 100 mm. V elektronovém spinovém rezonančním spektrometr vyráběném společností Bruker Bio Spin GMBH se používá trubička s kulatým dnem, která má vnitřní průměr 3 mm, vnější průměr 4 mm a celkovou délku 27 až 100 mm. Vzhledem k tomu, že světový trh prodeje elektronových spinových rezonančních spektrometrů je v podstatě pokryt těmito dvěma společnostmi, jsou výše uvedené rozměry trubičky ve skutečností standardní. Nicméně ve skleněné trubičce výše uvedené velikosti je rozmezí účinného měření asi 25 až 40 mmpři účinném objemu měření 0,15 až 4,8 mm³. Proto budou zapotřebí určité modifikace k dosažení větší citlivosti meření při použití elektronového spinového rtezonančního spektrometru.

Pro pozorování spinového stavu elektronů atomu kovu za použití elektronového spinového rezonančního spektroskopu je zapotřebí vysoká rozlišovací schopnost magnetického pole produkovaného uvedeným zařízením. Nicméně vzhledem k tomu, že signál spektrometru je široký v případě, že se stanovuje částicová látka nebo suspendovaná částicová látka, není zde potřeba vysoká rozlišovací schopnost magnetického pole.. To znamená, že zde neexistuje při stanovení uvedených látek žádné omezení, takže bylo rozhodnuto, že velikost trestovací trubice bude taková, jak je popsáno dále.

V souladu s tím pro uvažovaná množství suspendované částicové látky a pro uvažovanou přesnost stanovení • 9 • 9 «99

999« · «99 9999 suspendované účinné látky bude mít testovací trubice následující rozměry: vnější průměr těla 4 až 25 mm, vnější průměr krčků 3 až 23 mm a celková délka trubice budel7 až 200 mm. Kromě toho trubice obsahuje záchytný materiál, jehož tloušťka činí 2 až 40 mm. Poněvadž je testovací trubice použitá v rámci vynálezu vytvořena z materiálu majícího jednotnou tloušťku, je vnitřní průměr těla a krčků asi o 1 mm menší než vnější průměr těla a krčků. Vnitřní průměry krčků jsou takové, že záchytný materiál obsažený v tělu z těla nevyklouzne.

Vzhledem k výše uvedenému má testovací trubice podle vynálezu pro kvantitativní stanoveni částicové látky výhodně vnější průměr těla 5 až 20 mm, vnější průměr krčků 4 až 1 mm a celkovou délku 35 až 150 mm. Výhodněji vnější průměr těla činí 6 až 15 mm, vnější průměr krčků 5 až 11 mm a celková délka trubice činí 38 až 120 mm. Na základě množství zachycené suspendované účinné látky se bez problémů použije v běžně používaném elektronovém spinovém rezonančním spektrometru testovací trubice mající vnější průměr těla asi 9 až asi 11 mm, vnější průměr krčků asi 6 až 10 mm a celkovou délku asi 40 až asi 50 mm.

Při použití testovací trubice mající výše uvedenou velikost a obsahující záchytný materiál může být v této trubici snadno zachyceno množství vzorku, které je zapotřebí pro stanovení. Po takovémto zachycení vzorku je stanovení provedeno s velkou přesností. Navíc v rámci vynálezu neni potřeba odvažovat určité množství zachyceného vzorku do testovací trubice, což je naopak nezbytné při provádění konvenčního způsobu stanovení, a testovací trubice podle vynálezu může být přímo podrobena stanovení za použití elektronového spinového rezonančního spetrometru. V důsledku toho může být krok odvažování • 4 • ··· 4 • · 4 « 4*4 ·4«· *4 444 4 určitého množství zachyceného vzorku vynechán, takže při způsobu stanovení podle vynálezu toto stanovení není zatíženou chybou vážení.

Testovací trubice je výhodně zhotovena ze skla nebo plastu. Jako sklo je zde možné zmínit například měkké sklo, jakým je sodnovápenatokřemičité sklo, vápenatokřemičité sklo a křemenné sklo, a tvrdé sklo, které se získá nahrazením sodíkové komponenty v měkkém skle aluminou. Jako plasty zde mohou být zmíněny například alifatické uhlovodíky, které mohou mít rozvětvený řetězec, jako například polyethylen, polypropylen a polybuten, nenasycené polyestery, jakými jsou například póly(ethylentereftalát) a póly{butylentereftalát), dále produkt Eval {ochranná známka společnosti Kurray Co. Ltd), 1,4-polybuten a methylmethakrylát. Výše popsaná skla a výše popsané plasty jsou výhodné vzhledem k tomu, že jsou poměrně laciné a snadno zpracovatelné.

Pokud jde o uvedené materiály, je testovací trubice zhotovená za použití křemenného skla, polyethylenu, polypropylenu mebo methylmethakrylátu vhodná pro stanovení částicové látky nebo suspendované částicové látky, obzvláště pro tyto látky obsažené ve výfukové emisí, protože tyto materiály nedávájí při elektronové spinové rezonanční spektroskopii žádné signály, které by se překrývaly se signály poskytovanými radikály těžkých kovů obsaženými ve výfukové emisi. V případě, že je testovací trubice zhotovena z křemenného skla, potom jsou kovové radikály, jako například ionty železa, ionty mědí a ionty vanadu, detekovány s vysokou citlivostí.

* • A

A A A A A A A ·· ·« «

Záchytné materiály použité ve výše uvedené testovací trubici jsou tvořeny materiály, které mají vysokou adsorpční schopnost nebo sorpční schopnost. Adsorpce je definována jako koncentrace molekul nebo iontů vně záchytného materiálu, přičemž tato adsorpce je vyšší než uvnitř v případě, že existuje rozhraní mezi dvěma fázemi. Sorpce je definována jako jev, v rámci kterého probíhá současně adsorpce a absorpce; tento jev je pozorován v případě, že molekuly plynu nebo roztoku jsou adsorbovány na rozhraní mezi pevnou a plynnou fází nebo mezi pevnou a kapalnou fází, načež následuje absorpce adsorbátu do vnitřku pevné fáze.

Jako materiály mající adsorpční schopnost nebo sorpční schopnost zde mohou být uvedeny četné materiály, jakými jsou například papír, tkaná textilie nebo netkaná textilie. Nicméně v rámci vynálezu je třeba použít materiály, které mají určitou míru propustnosti pro vzduch a které nedávají nebo téměř nedávají signály, které by se překrývaly se signály detekovaných chemických druhů nebo molekulárních druhů při stanovení za použití elektronového spinového rezonančního spektrometrů. Proto je výhodné použít papír, jakým je například obyčejný papír nebo japonský papír označovaný jako papír Washi; vláknité materiály, jakými jsou například vláknité materiály zhotovené z polyesteru, nylonu, akrylu nebo celulózy, skleněná vlna, bavlna, hedvábí, len nebo tkané nebo netkané textilie zhotovené z těchto materiálů; dále vata, která je získána z bavlny; jakož i silikový písek.

Výše uvedené materiály mohou být použité samotné nebo ve vzájemných kombinacích. Výše popsaná vlákna mohou být buď dlouhá nebo krátká, přičemž může být použit každý vláknitý materiál v případě, že může být naplněn do těla • · · · i**·· • « · · » t « ·«·· · ·· «··« ·· «·· testovací trubice a tvořit tak záchytný materiál a v případě, že nevyklouzne z těla testovací trubice v případě, že čerpadlo připojené k testovací trubici je v provozu. Kromě toho v případě, že mají být s vysokou citlivostí detekovány určité chemické druhy, potom by záchytný materiál měl při elektronové spinové rezonanční spektroskopii dávat signály, které se nepřekrývají se signály poskytovanými detekovanými chemickými druhy.

Z uvedených záchytných materiálů se nejvýhodněji použijí celulóza a vata, protože tyto materiály nedávají při elektronové spinové rezonanční spektroskopii uvedenésignály detekovaných chemických druhů.

Testovací trubice a záchytný materiál podle vynálezu by někdy měly mít určinou míru tepelné odolnosti. Tak například, kdy se stanovuje částicové látka PM nebo suspendovaná částivá látka SPM ve výfukové emisi vozidel, jejichž vznětové motory spalují motorovou naftu, je třeba pro přesné stanovení částicové látky nebo suspendované částicové látky použít materiál, který bude odolný vůči teplotě vyšší než SO °C po dobu asi 10 hodin, poněvadž výfuková emise má vysokou teplotu. Pro taková stanovení je testovací trubice výhodně zhotovena z křemenného skla nebo z tepelně odolného plastu, přičemž záchytný materiál je výhodně tvořen skleněnou vlnou nebo vatou.

Testovací souprava pro kvantitativní stanovení suspendované částicové látky v plynu obsahuje výše popsanou testovací trubici a spojovací členy, z nichž jeden spojuje testovací trubici s trubkou pro zavedení stanovovaného plynu do testovací trubice a druhý spojuje testovací trubici s výstupní trubkou pro odsátí plynu potom, co bylo • · ···· « zachycení vzorku ukončeno. Plyn je zaváděn do testovací tříbíce zaváděcí trubkou a odsáván skrze výstupní trubku, přičemž odebírání vzorku a tedy zachycení částicové látky v záchytném matetriálu probíhá, když plyn proudí skrze testovací trubici. Proto testovací souprava podle vynálezu výhodně obsahuje alespoň dva spojovací členy a alespoň dvě testovací trubice. Pro jedno odebrání vzorku se použije jedna ze dvou testovacích trubic obsažených testovací soupravě.

Spojovací člen je výhodně zhotoven z tepelně odolného elastomeru. Tepelně odolným elastomerem se zde rozumí elastomer, jehož forma a fyzikální vlastnosti se nemění ani v případě, kdy je tento elastomer vystaven teplotě vyšší než 80 °C po dobu asi 10 hodin. Jako takové elastomery se použijí elastomery obecně označované jako syntetické kaučuky a elastomerní plasty, jakými jsou například nízkohustotní polyethylen a pružný PVC. V případě, že se odebírání vzorku atmosféry provádí na místě blízkém křižovatce s velkou kapacitou provozu, potom může být použit spojovací člen používaný pro obecné účely, neboť teplota odebíraného plynu je v podstatě stejná jako teplota okolního vzduchu.

Jako spojovací člen zde může být použit spojovací člen zhotovený například z isoprenového kaučuku, polyurethanu, silikonového kaučuku, akrylového kaučuku, ethylenpropylenového kaučuku, chloroprenového kaučuku, styrenbutadienového kaučuku a butylkauČuku.

V případě, že se výfuková emise odebírá přímo z výfukové trubky motorového vozidla, dosahuje teplota výfukové emise teploty asi 60 až 250 °C, takže musí být • · fl« ·* « použit spojovájí člen zhotovený z výše popsaného tepelně odolného elastomeru. Jako tepelně odolný elastomer zde může být uveden například silikonový kaučuk, akrylový kaučuk ethylenpropylenový kaučuk, chloroprenový kaučuk, styrenbutadienový kaučuk a butylkaučuk, přičemž se výhodně jako materiál elastomerního členu použije silikonový kaučuk vzhledm k tomu, že je snadno a poměrně lacino komerčně dostupný.

Testovací souprava pro kvantitativní stanovení množství suspendované částicové látky podle vynálezu dále obsahuje pouzdro pro uložení výše uvedené testovací trubice a spojovacího členu. V tomto pouzdru jsou testovací trubice uloženy před jejich použitím, aby se zabránilo jejich poškození, a v pouzdru jsou uloženy i nezbytné instrukce pro zacházení s testovací trubici po odebrání vzorku opět s cílem i v tomto případě zabránit jejímu poškození až do okamžiku, kdy je podrobena stanovení elektronovou spinovou rezonanční spektroskopií.

Tvar samotného pouzdra, jakož i tvar a materiál členu fixujícího testovací trubici v uvedeném pouzdru není nikterak omezen, pokud udržují testovací trubici v bezpečném· uspořádání proti poškození. Tak například komerčně dostupná polyurethanová pěna může být nastřihána na příslušnou velikost a uložena do pouzdra a v této pěně mohou být vytvořeny žlábky pro uložení testovací trubice a pěna může být překryta víčkem zhotoveným například z polypropylenu. Toto víčko a pouzdro mohou být vzájemně spojeny závěsy, v případě, že jsou vyrobeny jako monolitní celek.

• · · · · · I • « · * · · · ···· · ·*♦ ···« ·» ····

Při výše uvedeném způsobu kvantitativního stanovení množství atomů nebo chemických druhů majících nepárový elektron, které jsou dále označeny jako radikály, a obsažených v suspoendované částicové látce, je záchytným materiálem výhodně materiál, který má adsorpční schopnost nebo sorpční schopnost a propustnost pro vzduch a který neovlivňuje výsledky elektronové spinové rezonanční spektroskopie. To znamená, že se zvolí materiál, který při elektronové spinové rezonanční spektroskopii neposkytuje signály, které by se překrývaly se signály pocházející z detekovaného radikálu.

Jako výše popsaný konkrétní záchytný materiál se používají papíry, tkané a netkané textilie, celulóza, grafit-celulóza, skleněná vlna, filtrační papír zhotovený ze skleněné vlny, zeolity a jeho modifikace a vata.

Nejvýhodnější z těchto záchytných materiálů jsou celulóza a vata, protože tyto materiály nedávají žádný signál při elektronové spinové rezonanční spektroskopii.

Papír použitý jako záchytný materiál může být normálním papírem nebo speciálním japonským papírem, přičem kvalita tohoto papíru není nkterak omezena, pokud má tento papír póry, skrze které může procházet plynná fáze testovaných plynů. Nicméně výhodný je komerčně dostupný filtrační papír protože má reprodukovatelnou velikost pórů. Použitím filtračního papíru s velikostí pórů ve vhodném rozmezí mohou být zachyceny suspendované částicové látky SPM mající požadovaný průměr.

·« 99 9

9 9 9 9 9 9 • · · * · ···*··· « ··· «

Jakožto takové papíry zde mohou být například zmíněny papíry mající schopnost zadržet pevné částice velikosti 3 až 15 mikrometrů a dodávané společnosti Whatman PLC. Za účelem stanovení množství jemnějších suspendovaných částicových látek mohou být tyto látky účinně zachyceny filtračním papírem zhotoveným ze skleněných vlakem majícím schopnost zadržet částice velikosti 1 až 3 mikrometry. Použití toho či onoho filtru ve funkci záchytného materiálu je v každém konkrétním případě závislé na konkrétních parametrech částic, které mají být filtrem zachyceny.

Obecně tkané a netkané textilie zahrnují tkané textilie, netkané textilie a pletené textilie a mohou být tvořeny přírodními vlákny nebo syntetickými vlákny a použity v rámci vynálezu, pokud mají požadovanou tepelnou odolnost a požadovanou propustnost pro vzduch. V souladu s tím mohou být zde zmíněny přírodní vlákna, zahrnující rostlinná vlákna, jakými jsou například bavlněná nebo lněná vlákna, a vlákna živočišného původu, jakými jsou například vlněná nebo hedvábná vlákna, nebo syntetická vlákna, jakými jsou například polyimidová vlákna, keramická vlákna, jako například skleněná vlákna nebo uhlíková vlákna. Výhodně se použijí polyimidová vlákna, skleněná vlákna nebo uhlíková vlákna mající požadovanou tepelnou odolnost.

Celulóza je jedním z jednoducjých polysacharidů a je hlavní složkou vyšších rostlin, buněčných membrán nebo vláken řas. Celulóza se hydrolyzuje kyselinami, je však nerozpustná ve vodě a vysoce odolná k chemikáliím. Obecně se průmyslově získává ze dřeva, bavlny nebo lnu.

Předběžné zpracování pro použití při elektronové spinové rezonanční spektroskopii není nezbytné v případě, • · • · · · · « · · · « · · · 9 9 · ···· « ··· ···· ···· že se použije grafit-celulóza, což je karbonizovaný porézní materiál získaný zahříváním celulózy, nebo mordernit, jehož složky jsou stejné jako u zeolitu, avšak tvar jeho pórů je odlišný.

Vata je sanitárním produktem vyrobeným z bavlny, která je zpracována za účelem získání schopnosti absorbovat vodu a potom sterilizována. S výjimkou komerčně dostupné vaty je přečištěná vata uvedena v japonském lékopisu.

Testovací trubice znázorněná na obr.l se vyrobí následujícím způsobem. Například skleněná trubka mající vnější průměr ODl rovný 10 mm a vnitřní průměr 1D1 rovný 8 mm, se odřízne za použití nože na sklo tak, aby měla délku 150 mm. Potom se jeden konec takto odřízlé skleněné trubky zahřeje nad plamenem hořáku a prodáhne do tvaru krčku mající vnější průměr OD2 rovný 6 až 8 mm a vnitřní průměr ID2 rovný 4 až 6 mm. Z druhé strany trubky se do trubky zavede 10 až 200 g záchytného materiálu-^ve formě jednotně upravené náplně mající tloušťku S_L asi 5 mm. V případě, že se použije peletizovaný záchytný materiál, vloží se do trubice nejdříve filtrační materiál mající požadovanou velikost pórů nebo skleněná vlna a teprve potom se zavede peletizovaný záchytný materiál. Potom se to trubice zavede další filtrační papír nebo skleněná vlna. Tím se dosáhne toho, že záchytný materiál neunikne z trubice a že má jednotnou tloušťku.

Potom se také druhá strana trubice zahřeje nad plamenem hořáku a protáhne do tvaru krčku majícího vnitřní průměr 6 až 8 mm. Potom se části krčků odříznou tak, aby celková délka testovací trubice měla délku 40 až 45 mm a testovací trubice byla připravena pro kvantitativní stanovení • 4 ·· 4·»· • 4 4 4 »

4 4 4 4 *4

4 4 4 4

4444 4 444 4444 suspendované částicové látky. Délka těla není omezena, pokud pojme požadované množství záchytného materiálu, i když zde na obou stranách náplně záchytného materiálu musí být určitý prostor, který chrání záchytný materiál před ohřátím v době, kdy jsou vytvářeny krčky testovací trubice.

Testovací trubice, skrze kterou po určitou dobu procházela výfuková emise nebo emisí zamořený vzduch a ve které se takto na záchytném materiálu zachytí pevné složky emisního plynu se potom podrobí elektronové spinové rezonanční spektroskopii. Proto jsou rozměry testovací trubice omezeny na délku L_w 27 až 200 mm a vnější průměr OPI těla 4 až 25 mm. V případě, že jsou uvedené rozměry testovací trubice podle vynálezu větší nebo menší, než je uvedeno výše, testovací trubice nemůže být použita jako testovací trubice pro stanovení za použití elektronové spinové rezonanční spektroskopie a provedení správného a přesného stanovení za použití elektronové spinové rezonanční spektroskopie je nemožné.

Jako testovací trubice pro stanovení elektronovou spinovou rezonanční spektroskopií se vhodně použije trubice mající vnější průměr těla asi 4 až 11 mm a celkovou délku 27 až 100 mm.

Při elektronové spinové rezonanční spektroskopii jsou předmětem stanovení atomy nebo chemické druhy mající nepárový elektron. Tento nepárový elektron je definován jako jediný elektron patřící k určitému orbitu v atomu nebo molekule, který má lichý počet elektronů, nebo k více orbitům rozdělujícím si elektrony tak, že jeden z orbitu má jeden elektron. Atomy nebo chemické druhy mající nepárový elektron jsou označovány jako volné radikály nebo radikály, ♦ · · · * · * ·♦·· · ·♦· ···· ** ··»· přičemž takové radikály jsou nestabilní a těžko izolovatelné. Radikály jsou tvořeny například rozkladem molekul způsobeným teplem nebo světlem, ozařováním paprsky nebo svazkem elektronů nebo za použití redukujícího kovu.

Jako atom mající nepárový elektron zde mohou být obecně uvedeny přechodové kovy, jako například měď, železo, mangan, kobalt, chrom a vanad.

V rámci vynálezu jsou zajímavé výše uvedené atomy mající nepárové elektrony zvolené z množiny zahrnující uhlík, železo, mangan a vanad. Tyto nepárové elektrony jsou pří stanovení detekovány, přičemž jsou při stanovení rovněž detekovány grafitové uhlíkové atomy. Alternativně jako chemické druhy mající nepárový elektron zde mohou být uvedeny uhlíkaté radikály odvozené od alkanu a alkenu, uhlovodíkové radikály mající přímý řetězec, jakými jsou například methylový radikál a ethylový radikál, radikály vytvořené z nasycených nebo nenasycených mastných kyselin a uhlovodíkové radikály mající rozvětvený řetězec, jakými jsou například tris (pentachlorfenyl)methylový radikál a trifenylmethanový radikál.

Jako radikály aromatických sloučenin generované aromatickými uhlovodíky zde mohou být například uvedeny radikály generované anthracenem, naftarenem a benzopyrenem. Jako radikály obsahující atom kovu zde mohou být zmíněny například radikály generované sloučeninami obsahujícími atom kovu, jako například iont dvojmocného manganu (Mn ), ion dvojmocné mědi (Cu²⁺), ion trojmocného železa (Fe³⁺) , ionty dvojmocného a čtyřmocného vanadu (V²⁺,V⁴⁺) a ionty trojmocného a pětimocného chrómu (Cr³⁺,Cr⁵⁺) .

• · · · i ’ · • · · · * · φ ·««· « ·· ···· ·» ·*··

V rámci vynálezu jsou z uvedených radikálů předmětem stanovení ion dvojmocné mědi, ion trojmocného železa, ionty dvojmocného a čtyřmocného vanadu a ionty trojmocného a pětimocného chrómu.

Při spalování fosilního paliva nebo dřeva se tvoří radikál mající lineární nebo rozvětvený řetězec. Fosilní palivo zahrnuje například ropné produkty, motorovou naftu, benzin, plynový olej nebo uhlí. Tyto radikály existují v asfaltu získaném přečištěním z ropy nebo také ve dřevěném uhlí, avšak radikál, jehož se vynález týká, je obsažen suspendované částicové látce obsažené ve spalinách získaných při spalování paliva, jakým je například plynový olej nebo viskózní olej.

Ve vozidlech poháněných vznětovými motory se jako palivo používá motorová nafta, přičemž je známo, že obsah suspendované částicové látky ve výfukové emisi z jejího spalování je 10- až 20-krát vyšší než obsah suspendované částicové látky ve výfukové emisi motorů spalujících benzín a tento vysoký obsah suspendované částicové látky představuje problém spočívající v tom, že suspendovaná částicová látka způsobuje četné nemoci dýchacích cest.

Vzorek emise z pevného nebo pohyblivého emisního zdroje se odebere následujícím způsobem. Jak je to patrné z obr.l, nejdříve se spojovací členy 11 a 12 připojí ke krčkům 10a a 10b vytvořeným na obou stranách těla 10c testovací trubice

10. Potom se spojovací členy 11 a 12 připojí k trubkám 13 respektive 14, které jsou zhotoveny z kovu a mají požadovaný vnitřní průměr a celkovou délku. Trubka 14 se připojí k vysokotlaké hadici 20 zhotovené z kaučuku, která je zase připojena k čerpadlu P. Jeden konec 13a trubky 13 »·*« • « · » * · • * · · « · · · · · · · · • ·«· ···· »A »««· se zavede do výstupního vedení pevného nebo mobilního emisního zdroje (na obr.2 není tento emisní zdroj zobrazen) v délce 10 cm od okraje. Spínač čerpadla se přepne do polohy zapnuto a Čerpadlo se ponechá v chodu po předem stanovenou dobu, což má za následek, že emise prochází testovací trubicí a suspendovaná částicové látka se přitom adsorbuje nebo sorbuje na záchytném materiálu S uloženém v těle testovací trubice.

Když je aparatura tvořená testovací trubicí a čerpadlem sestavena,může být z jednoho výstupního vedení odebráno několik vzorků pro uvedené stanovení.

Po odebrání vzorku se testovací trubice 10 odpojí od spojovacích členů 11 a 12 a množství atomů nebo chemických druhů majících nepárový elektron v suspendované částicové látce zachycené na záchytném materiálu se stanoví za použiti elektronové spinové rezonanční spektroskopie, která je uváděna zkratkou ESR. Na základě stanovené hodnoty může být získáno množství suspendované částicové látky v uvedené emisi. V rámci vynálezu se pro uvedené stanovení používá elektronový spinový rezonanční spektrometr. Elektronová spinová rezonanční spektroskopie je spektroskopie využívající ke stanovení nepárový elektron v paramagnetických látkách a poskytuje například informaci o stavu elektronu nebo o situaci obklopující elektron. Proto při způsobu stanovení podle vynálezu se atomy nebo chemické druhy obsažené v emisi, z nichž některé mají nepárový elektron ale jiné ho nemají, nestanovují jednotlivě; nicméně jejich celkové množství může být selektivně stanoveno bez jakéhokoliv zpracování provedeného před stanovením. Konvenčně se pro měření uvedených chemických druhů v emisním plynu používá plynová chromatografie, která je označována zkratkou GC, nebo vysoce výkonná kapalinová • flfl flflflfl fl • · flfl· ♦ flfl flflflfl flfl flflflfl chromatografie, která je označována zkratkou HPLC, avšak při tomto způsobu měření je nezbytné provést před vlastním stanovením předběžné zpracování vzorku. Poněvadž však elektronová spinová rezonanční spektroskopie využívá zcela rozdílný princip analýzy atomů a chemických druhů ve srovnání s plynovou chromatografií a vysoce výkonnou kapalinovou chromatografií, není zde nezbytné žádné předběžné zpracování vzorku.

Podle spektra elektronové spinové rezonanční spektroskopie se stanoví hodnota g, která ukazuje polohu absorbance způsobené nepárovým elektronem, absorpční intenzita, která ukazuje na počet elektronů, absorpční šířka vztahující se k relaxační době, a hyperjemná struktura způsobená nepárovým elektronem a sousedním jaderným spinem nebo jemná struktura způsobená interakcí mezi elektromny a na základě těchto údajů se určí:

1) přítomnost nebo nepřítomnost nepárového elektronu a jejich kvantitativní hodnota,

2) poloha nepárového elektronu v molekule a stav jeho okolí, který ukazuje radikálovou strukturu,

3) distribuce hustoty v případě, že nepárový elektron není v molekule lokalizován, což ukazuje stav elektronu,

4) interakce mezi nepárovými elektrony v molekulách nebo mezi molekulami a

5) reakční rychlost nebo reakční mechanizmus na bázi časově závislé změny absorpční intenzity.

g je spektroskopický separační koeficient a g_e volného elektronu je roven 2,002319. β je Bohrův magneton, který φφφφ φ · φφ φφφ ukazuje velikost magnetu 9,274 χ 10 ²⁴ J/T (9,274 χ 10 ²¹ erg/gauss) a je representován uvedenou rovnicí, g je inherentní hodnota radikálu nezávislá na vlnové délce použité při stanovení, která ukazuje stav elektronu radikálu. Ho znamená magnetické pole.

V zařízení pro elektronovou spinovou rezonanční spektroskopii se vyzáří elektromagnetická vlna, která v mikrovlnném rozmezí odpovídá Εθ, pro měření absorbance magnetické vlny (EM = hv. V rámci vynálezu se nejdříve ze záchytného materiálu, na který se zachytil prach způsobem popsaným výše, odstřihne požadovaná velikost testovacího pásku vzorku nebo se určité množství vzorku zváží a potom stanoví za použití elektronového spinového rezonančního spektrometru při předem stanovených podmínkách pro získání signálové intenzity.

Potom se stanoví známá koncentrace nitroxidového radikálu, která slouží jako referenční standard pro signálovou intenzitu. Uvedený nitroxidový radikál je radikál dále uvedeného vzorce 1, ve kterém R a R' znamenají alkylovou skupinu. Elektronové spektrum nitroxidového radikálu vykazuje triplet způsobený jemnou kopulací mezi nepárovým elektronem a elektrony dusíku.

R R*

N

I

O· (i)

Jako nitroxidový radikál zde může být uveden například Tempol (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinol-l~oxyl).

• · · · I · · • · ♦ · ···<· • · · · · · 4

4444 4 «·· «4·4 «· 4444

Stanovení množství atomů nebo chemických druhů majících nepárový elektron je vysvětleno níže pomocí příkladů případu, ve kterých je Tempol použit jako referenční materiál. Připraví se roztok s předem stanovenou koncentrací Tempolu a tento roztok se podrobí stanovení za použití elektronové spinové rezonanční spektroskopie k získání jeho spektra. Potom se výše popsaným způsobem připraví atom nebo sloučenina mající nepárový elektron a tyto se podrobí elektronové spinové rezonanční spektroskopii k získání jejich spekter za stejným podmínek, které byly použity při stanovení Tempolu.

Srovnáním signálové intenzity Tempolu se signálovou intenzitou uvedeného atomu nebo sloučeniny se stanoví množství atomu nebo sloučeniny na bázi koncentrace Tempolu.

Uvedeným způsobem se získá koncentrace radikálu ve vzorku a koncentrace suspendované částicové látky se stanoví na základě podílu radikálu v suspendované částicové látce zachycené na záchytném materiálu.

Atomy a chemické druhy mající zainteresovaný nepárový elektron jsou stejné jako výše popsané atomy a chemické druhy, přičemž rovněž radikál je stejný jako výše popsaný radikál.

Tak například, když se spaluje plynový olej, potom se množství uhlíkaté látky ve vypouštěné emisi odvozené od plynového oleje mění v závislosti na podmínkách spalování. Nicméně podíl atomů nebo chemických druhů majících nepárový elektron vytvořených ve vypouštěné emisi je konstantní za stejných podmínek. Čím delší je doba, po kterou se • ••· • · ·« ··«· vypouštěná emise vede skrze záchytný materiál, tím větší množství uhlíkaté látky a atomů a chemických druhů majících nepárový elektron se zachytí na záchytném materiálu a toto množství je tedy časově závislé., takže tato skutečnost demonstruje, že uvedený podíl je konstatní za stejných podmínek.

V souladu s tím, je možné kvantitativně stanovit množství suspendované částicové látky ve vypouštěné emisi na základě údajů elektronového spinového rezonančního spektra, přičemž se bere v úvahu vztah mezi množstvím suspendované částicové látky zachycené na záchytném materiálu a množstvím atomů nebo chemických druhů majících nepárový elektron a obsažených v uvedené suspendované částicové látce.

Stanovení množství suspendované částicové látky za použití záchytného materiálu, který je přímo připojen k výfukové trubce vozidla poháněného vznětovým motorem je vysvětlen v níže uvedených příkladech.

Bavlněná textilie ve funkci záchytného materiálu se nastříhá na čtvercové kousky o rozměrech asi 10 x 10 cm. Potom se takový Čtvercový kousek bavlněné textilie připevní k výfukové trubce tak, aby překrýval její výstup, a upevní se na této trubce tak, aby z ní nezklouzl, pomocí svorky mající průměr odpovídající vnějšímu průměru výfukové trubky. Potom se nastartuje motor vozidla a vypouštěná emise se ponechá procházet záchytným materiálem po dobu 5 minut, načež se záchytný materiál z výfukové trubky sejme.

444 4 *

4 •4 4««4

Z uvedeného čtvercového dílu záchytného materiálu se potom vystřihnou testovací pásky, jejichž velikost je 3 mm x 40 mm; vzorek 1 je tvořen částí záchytného materiálu, ve kterém část vypouštěné emise procházela skrze záchytný materiál, zatímco vzorek 2 je tvořen částí záchytného materiálu, kterou neprocházela část vypouštěné emise. Alternativně se odváží 200 mg suspendované částicové látky zachycené na záchytném materiálu a zavede to testovací trubice určené pro elektronovou spinovou rezonanční spektroskopii. Kromě toho se předem stanovené množství benzenového nebo toluenového roztoku Tempolu použitého jako uloží do jiné testovací trubice určené rovněž pro stenovení za použití elektronové spinové rezonanční spektroskopie.

Koncentrace referenčního materiálu se pohybuje v rozmezí mezi 10 a 10 mol/1. Potom se z elektronového spinového rezonančního spektra určí relativní intenzita signálu referenčního materiálu a relativní intenzity vzorků 1 a 2. Potom se srovnají signálová intenzita referenčního materiálu a signálové intenzity obou vzorků, přičemž se takto získá koncentrace radikálu. 2 tohoto údaje se potom stanoví množství radikálů v suspendované částicové látce zachycené na záchytném materiálu.

signálové relativní relativní

V případě, že se k výfukové trubce připevní vak z Tedlaru přes záchytný materiál připevněný k výstupu výfukové trubky, potom mohou být stanovena množství suspendované částicové látky jako taková v m nebo 1.

V následující části popisu bude vynález blíže objasněn pomocí příkladů jeho konkrétního provedení, přičemž tyto příklady mají pouze ilustrační charakter a nikterak φ φ neomezují rozsah vynálezu, který je jednoznačně vymezen definicí patentových nároků a objsáhem popisné části.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Vztah mezi signálovou intenzitou elektronového spinového rezonančního spektra a hmotností standardní částicové látky

Standardní částicová látka PM uvedená v tabulce 1 byla získána z National Institute of Environmental Studies of Japan. Byl studován vztah mezi hmotností částicové látky PM a signálovou intenzitou elektronového spinového rezonančního spektra.

Podmínky elektronové spinové rezonanční spektroskopie:

frekvence mikrovlny: 9330 [MHz] , výkon mikrovlny: 4,00 [ mW] , střed pole: 332,85 +/- 5 [ mT] ,

MOD-frekvence: 100 [ kHz] ,

MOD-šířka: 0,5 až 1,0 [ mT] , doba přeběhu: 2,0 [min] , amplituda: 200,0 časová konstanta: 0,1 [ s] .

Podíl PM-poloměru v každé hmotnosti standardní PM byl získán na bázi jejich hmotnosti, přičemž byl kontrolován vztah mezi nimi a signálovou intenzitou elektronového spinového rezonančního spektra. Získané výsledky jsou uvedeny v tabulce 1 a na obr.3.

0 0000 ř «

100 ·

0

0000

Tabulka 1

Hmotnost PM (mg)	Podíl PM-polo- měru	Signálová intenzita ESR (x 106)	Poměr signálové intenzity
5,0	1,00	366,6	1,00
10,0	1,89	694,4	1,26
15,0	2,53	929,5	1,44
20,0	2, 91	1067,1	1,59
25,0	3,51	1288,8	1,71
30,0	4,05	1484,4	1,82

Jak je to patrné z tabulky 1, existuje zde přímá úměra mezi hmotností PM a signálovou intenzitou ESR. Rovněž bylo zjištěno, že zde existuje přímá úměra mezi podílem PM-poloměru a signálovou intenzitou ESR, jak je to patrné zejména z obr.3.

V souladu s tím je prokázáno, že množství částicové látky PM ve vzorku může být stanoveno ze signálové intenzity elektronového spinového rezonančního spektra.

Příklad 2

Materiál a způsoby stanovení množství částicové látky PM ve vypouštěné emisi

1) Materiály pro odebírání vzorků

Jako trubice zhotovené ze skla pro testovací trubice podle vynálezu se použijí trubice z křemenného skla mající vnější průměr 10 mm a vnější průměr 8 mm, přičemž tyto trubice jsou uvedeny na trh společností Labochem lne.. Dále se použije skleněná vlna Mat Ace (ochranná známka pro skleněná vlákna vyráběná společností Asahi Fiber Glass Co.). Pokud jde o vatu, použije se vata s okatostí 205, která je komerčně dostupná u společnosti Nisshinnbo Industries, lne..

Pro zachycení částicové látky a suspendované částicové látky ve výfukové emisi z vozidel poháněných vznětovými motory se použije bavlněná textilie (šířka 1 m x délka 10 m x tloušťka 0,08 mm) od společnosti Nitto Boseli Co., Ltd..

2) Jako emisní zdroje výfukové emise z vozidel se vznětovými motory se použijí 2 t a 3 t nákladní auta vyráběná společností A, 2,5 t a 3,5 t nákladní auta vyráběná společností B, nákladní auto vyráběné společností C a 1,25 t dodávka vyráběná společností D. Jako palivo byl použit plynový olej vyráběný společnostmi Idemitsu Petrochemical Co., Ltd., Shell Sekiyu K.K., Cosmo Oil Co., Ltd., Esso lne., a Kyodo Sekiyu K.K.. Výfuková emise z každého vozu byla odebírána po uplynutí 10 minutové předkondicionační časové periody před vlastním silničním testem.

3) Nepárový elektron byl detekován za použití elektronového spinového rezonančního spektrometru (typ JES-FA200, Jeol Otd.). Benzen a toluen byly získány od ·· * · ... ι .............

společnosti Wako Pure Chemical Industries Ltd.. Jako standard byl použit Tempol.

Příklad 2

Stanovení elektronovou spinovou rezonanční spektroskopií

1) Jako záchytný materiál pro zachycení částicové látky PM a suspendované částicové látky SPM ve vozidle poháněném vznětovým motorem byla použita bavlněná textilie.

Bavlněná textilie byla rozstřihána na čtverce o rozměrech 10 x 10 cm, přičemž jeden z těchto bavlněných čtverců se použije jako záchytný materiál, který se připevní k výfukové trubce 2,5 t nákladního vozidla vyráběného společností A tak, aby kryl její výstup. Uvedený kus bavlněné textilie se k výfukové trubce připevní těsně za použití hadicové pásky zhotovené z nerezavějící ocele mající Šířku 5 mm. Vznětový motor vozidla se potom nastartuje a nechá běžet po dobu 5 minut,

2) Detekce radikálů elektronovou spinovou rezonanční spektroskopií

Vozidlo se vznětovým motorem se potom podrobí silničnímu testu za podmínek uvedených v příkladu 1. Po ukončení silničního testu se záchytný materiál sejme z výfukové trubky vozidla. Z částí záchytného materiálu, kterými procházela a neprocházela výfuková emise se za použití nože z nerezavějící ocele vystřihnou pásky obdélníkového tvaru o rozměrech 5 mm x 40 mm a tyto pásky ««· * · se podrobí stanovení elektronovou spinovou rezonanční spektrometrií (typ JES-FA200, Jeol Ltd.).

Do testovací trubice se zavede 0,5 cm³ benzenového nebo toluenového roztoku produktu Tempol ve funkci standardu.

Podmínky stanovení elektronovou spinovou rezonanční spektroskopií:

frekvence mikrovlny: 9330 [ MHz] , výkon mikrovlny: 4,00 [ mW] , střed pole: 332, 85 +/- 5 [ mT] ,

MOD-frekvence: 100 [ kHz] ,

MOD-šířka: 0,5 až 1,0 [mT], doba přeběhu: 2,0 [min] , amplituda: 200,0 časová konstanta: 0,1 [ s] .

Výsledky stanovení pásků vystřižených z bavlněného záchytného materiálu, skrze které procháela výfuková emise, jsou uvedeny na obr.4. Signál zobrazený na obr.4 má následující parametry ESR: g hodnota je rovna 2,0032 a šířka čáry je rovna 0,8 mT. Z těchto parametrů se zdá, že uvedený signál patří uhlíkovému radikálu aromatickému uhlíkovému radikálu.

V souladu s tím je prokázáno, že v uhlíkaté látce obsažené v suspendovaných jemných částicích, které se tvoří při spalování plynového oleje, existuje buď uhlíkový radikál nebo aromatický uhlíkový radikál. Koncentrace radikálu činí 10¹⁴ až 10^1€ spin/vzorek.

···· ·

Pásky vystřižené z bavlněného záchytného materiálu, kterými neprocházela výfuková emise se rovněž podrobí výše uvedenému stanovení. Získané výsledky ukazují, že koncentrace radikálu je asi 10 spin/vzorek. Radikál existující v částicové látce byl stabilní.

Příklad 3

Odebrání vzorku emise bylo provedeno za stejných podmínek jako v příkladu 1 s výjimkou spočívající v tom, že předkondicionační doba vozidla poháněného vznětovým motorem byla 10 minut. Po odebrání vzorku se záchytný materiál sejme z výfukové trubky. Z částí záchytného materiálu, kterými procházela a neprocházela výfuková emise se za použití nůžek z nerezavějící ocele vystřihne vždy deset testovacích pásků obdélníkového tvaru (3mm x 4 0 mm) . Potom se 1 až 4 pásky vloží do testovací trubice, které se vystaví stanovení elektronovou spinovou rezonanční spektroskopií (typ JES-FA200, Jeol Ltd.). Podmínky tohoto stanovení jsou stejné jako v příkladu 2, přičemž jako standard byl použit Tempol ve výše uvedené koncentraci.

Získané výsledky jsou graficky znázorněny na obr.5, Vzorek 1 na obr.5 je výsledek získaný v případě, kdy se pro stanovení použije pouze jeden pásek, zatímco vzorky 2, 3a 4 jsou výsledky získané v případech, kdy se pro stanovení použijí dva, tři, respektive 4 testovací pásky.

Jak je to zřejmé z obr.5, zvyšuje se relativní intenzita signálu uhlíkového radikálu v přímé úměře k počtu testovacích proužků použitých pro stanovení. Takto je prokázáno, že v suspendované částicové látce je obsažena určitá koncentrace uhlíkatých radikálů. Jiné stanovení provedené separátně poskytuje stejné výsledky.

V souladu s tím je prokázáno, že lze stanovit množství uhlíkových radikálů použitím elektronové spinové rezonanční spektrometrie dokonce i v případě, kdy je jejich koncentrace v suspendované částicové látce velmi nízká (10^-13 spin/vzorek) .

Při použití plynové chromatografie nebo vysoce výkonné kapalinové chromatografie pro stanovení uvedených látek, je třeba před vlastním stanovením provést zpracování vzorku, v případě, materiálu stanovení provedení ze jsou na adsorbovány nebo jeho uvedeného například extrakcí rozpouštědlem, látku zachycenou na záchytném organické sloučeniny. Přesnost reprodukovatelnost závisí na předběžného zpracování, například na účinném poměru extrakce. Avšak pří stanovení za použití elektronové spinové rezonanční spektrometrie mohou být jak látka adsorbovaná na povrchu záchytného materiálu, tak i látky sorbované v záchytném materiálu stanoveny bez jakéhokoliv zpracování provedeného před vlastním stanovením. Proto je přesnost stanovení velmi dobrá a atomy a chemické druhy, které nemohou být detekovány nebo stanoveny za použití konvenčních metod, v případě způsobu podle vynálezu mohou být stanoveny s vysokou citlivostí.

Příklad 3

Množství částicové látky PM a suspendované částicové látky SPM ve vypouštěné emisi v závislosti na typu vozidla a typu paliva «* · · ·*

Za účelem studia množství částicové látky PM a suspendované částicové látky SPM ve výfukové emisi v závislosti na typu vozidla byly získány výfukové emise z níže uvedených kombinací typů vozidel a paliv

1) Použité typy vozidel a paliv

Byla použita následující vozidla: 3 t nákladní automobil vyráběný společností A; 2,5 t a 3,5 t nákladní automobil vyráběný společností B; 2 t nákladní automobil vyráběný společností C; a 1,25 t dodávka vyráběná společností D. ·

V dodávce společnosti D se spaluje benzín od společnosti Kyodo Sekiyu K.K., zatímco plynový olej od společností Idemitsu Petrochemical Co. Ltd, Cosmo Oil Co. Ltd., Shell Sekiyu lne., a Esso lne. je spalován ve výše uvedených nákladních automobilech.

2) Příprava testovacích trubic

Jako testovací trubice pro stanovení elektronovou spinovou spektrometrií se použije trubice zobrazená na obr.l a zhotovená ze skla. Tato trubice má vnitřní průměr těla 8 mm, vnější průměr těla 10 mm a délku těla 15 mm; vnitřní průměr jejích krčků činí 6 mm a celková délka trubice je 43,5 mm. V těle trubice je rovnéměrně uloženo 100 mg skleněné vlny nebo vaty ve vrstvě mající tloušťku 5 mm.

000 0000 •0 0000

Příklad 4

Stanovení suspendované částicové látky ve výfukové emisi motorových vozidel

Spojovací členy se připojí k oběma koncům testovací trubice podle příkladu 3(2) a volné konce spojovacích členů se připojí ke kovovým trubkám zhotoveným z nerezavějící ocele, přičemž tyto kovové trubky mají vnitřní průměr 7 až 15 mm a délku 500 až 600 mm. Jedna z kovových trubek se připojí k čerpadlu a druhá kovová trubka se vloží do výfukové trubky vozidla tak, aby konec kovové trubky se nacházel v hloubce 25 cm od okraje výfukové trubky. Potom se odebírá vzorek výfukové emise po dobu 10 minut.

Množství suspendované částicové látky ve výfukové emisi se stanoví za použití elektronové spinové rezonanční spektrometri a stejných podmínek, které byly použity v příkladu 2. Získané výsledky jsou znázorněny na obr.6 až obr.9. Na obr.6 až obr.8 je celé elektronové spinové rezonanční spektrum posunuto směrem k menšímu magnetickému poli, jak je to zobrazenou šipkou umístěnou mezi hodnotami 77,313 [ mT] a 327,313 [ mT] . Tento posun znamená, že došlo pravděpodobně k vytvoření grafitového uhlíku. Deformační část křivky ke které směřuje šipka umístěná mezi 327,313 [ mT] a 577,313 ( mT] je způsobena signálem z posledního stanovení.

Jak je to patrné z obr. 6 až obe.9, mění se spektra podle kombinací typu vozidel a paliv. Ve spektrech z nákladních vozidel vyrobených společností A a společností B lze pozorovat dva druhy radikálů odvozených od uhlíku.

fl* flfl·· • · · · flflflfl · flflflfl·

Hodnota g činí 2,268 a šířka čáry ΔΗ činí 109 mT a tento široký signál ukazuje, že pravděpodobně došlo ke generování grafitového uhlíku. Jak je to patrné z obr.9, neexistuje zde žádný profil grafitového uhlíku ve výfukové emisi z nákladního vozidla vyráběného společností C, takže lze předpokládat, že došlo k velmi dobrému spálení paliva.

Doba potřebná k provedení stanovení vzorku činila asi 2 minuty.

Obr.10 a obr.11 znázorňují výsledky stanovení, provedené pomocí elektronové spinové rezonanční spektrometrie, černého prášku deponovaného na vnitřní stěně výfukové trubky a suspendované částicové látky ve výfukové emisi z dodávky vyráběné společností D. Z těchto elektronových spinových rezonančních spekter je patrné, že jsou si vzájemně podobná , což demonstruje, že černý prášek deponovaný na vnitřní stěně výfukové trubky má stejný charakter jako suspendovaná částicová látka obsažená ve výfukové emisi.

Kromě toho jsou spektra znázorněná na obr. 10 a obr.11 zcela odlišná od spekter zobrazených na obr.6 až obr.9. Podle tvarů a poloh píků se předpokládá, že v emisním plynu jsou obsaženy také železo (Fe³⁺) a vanad (V²⁺, V³⁺) . Jelikož tyto prvky nebyly původně obsaženy v benzínu nebo byly v něm obsaženy pouze ve velmi malém množství, mohou být tyto prvky vnášeny do emisního plynu z poškozeného katalyzátoru.

Příklad 5 • · » 4

444 4 4

Změna množství částicové látky v závislosti na době odebírání vzorku

Testovací trubice podle příkladu 3 se připojí k malému vysavači pro osobní automobil, jehož zástrčka je připojena k zásuvce složící jako zapalovač cigaret a s touto soupravou se odebírají vzorky částicové látky suspendované ve vzduchu po dobu jedné hodiny na dvou různých místech: jedním z těchto míst je křižovatka Kogo silnice č.2 a druhým místem je malá křižovatka v Gion 1-chome, Asaminami-ku v Hiroshima city. Odebírání vzorků na těchto dvou místech bylo prováděno od 18:00 do 19:00 a od 23:00 do 0:00.

Po ukončení odebírání podrobeny stanovení za rezonanční spektrometrie, množství částicové látky a radikálů. Získané výsledky obr.14.

vzorků byly testovací trubice použití elektronové spinové přičemž byly studovány změny množství detekovaných kovových jsou zobrazeny na obr.12 až

Jak je to jasně patrné z obr.12 až obr.14, jsou množství částicové látky ve vzorku odebraném mezi 18:00 a 19:00 větší než množství částicové látky ve vzorku odebraném mezi 23:00 a 0:00 v každém z uvedených dvou míst. Rovněž množství částicové látky ve vzorku odebraném na křižovatce Kogo silnice č.2, kde je velký provoz, je větší než množství částicové látky ve vzorku odebraném na uvedené malé křižovatce. V souladu s tím, že potvrzeno, že množství detekované částicové látky je přímo úměrné intenzitě provozu v místě odebírání vzorku.

« · ····

V přímé úměře s intenzitou provozu bylo rovněž množství detekovaných těžkých kovů. Předpokládá se že zde detekovanými těžkými kovy jsou železo, vanad, mangan a měď. Na příslušném obrázku je zobrazena přítomnost železa (Fe⁺⁺⁺), mědi (Cu⁺⁺) a uhlíkového radikálu CC) . C_p znamená radikál odvozenýod grafitového uhlíku.

Uvedené těžké kovy znečišťují plynový olej v menší míře přičemž jako katalyzátor pro odpovídající emise se používá katalyzátor, ve kterém je oxid vanadičitý nanešen na nosiči, jakým je železo. Proto je možné, že uvedené těžké kovy v emisi pocházejí s katalyzátoru, který byl nějákým způsobem poškozen, a jehož části se adsornují na částicové látce unášené emisním plynem a vypouštěné společně s tímto plynem do okolní atmosféry.

Průmyslová využitelnost

Vynález poskytuje způsob stanovení suspendované částicové látky v emisním plynu, přičemž toto stanovení je přesné a rychlé. Vzhledem k tomu, že se jako měřící zařízení používá elektronový spinový rezonanční spektrometr, není zapotřebí použít rozpouštědla a doba potřebná k provedení měření je krátká. Výhodou způsobu podle vynálezu je, že v krátké době může být přesně stanoveno velké množství vzorků.

Claims (13)

PATENTOVÉ NÁROKY

1) plyn obsahující částicovou látku vede skrze testovací trubici, ve které se částícová látka adsorbuje na záchytném materiálu, načež se

1. Způsob stanovení částicové látky v plynu, vyznačený t í m, že se

2. Způsob stanovení částicové látky podle nároku 1, vyzná č e n ý tím, že atom mající nepárový elektron se zvolí z množiny zahrnující atom uhlíku, atom dusíku, atom kyslíku, atom síry, atom mědí, atom železa, atom manganu a atom vanadu.

2) stanoví množství atomů nebo chemických druhů majících nepárový elektron a obsažených v částicové látce adsorbované na uvedeném záchytném materiálu za použití elektronové spinové rezonanční spektrometrie a

3. Způsob stanovení částicové látky podle nároku 1, vyznačený tím, že chemickým druhem majícím nepárový elektron je radikál obsahující kovový prvek nebo atom zvolený z množiny zahrnující uhlík, dusík, kyslík a síru.

3) na základě stanovených množství atomů nebo chemických druhů majících nepárový elektron se určí množství částicové látky v plynu.

4. Způsob stanovení částicové látky podle nároku 1, vyzná č e n ý tím, že radikál obsahující atom z množiny • * zahrnující uhlík, dusík, kyslík a síru je generován zahřátím a spalováním fosilního paliva nebo dřeva.

5. Testovací trubice pro stanovení částicové látky za použití elektronové spinové rezonanční spektrometri, vyznačená tím, že obsahuje tělo, mající na obou koncích krčky, jejichž průměr je menší než průměr těla, přičemž vnější průměr těla je roven 4 až 25 mm a vnější průměr krčků je roven 3 až 23 mm, a v tělu je obsažen záchytný materiál, jehož tloušťka (průměr) je rovna 2 až 40 mm, a má délku 4 až 200 mm.

6. Testovací trubice pro stanovení částicové látky podle nároku 5, vyznačená tím, že je zhotovena ze skla nebo plastu.

7. Testovací trubice pro stanovení částicové látky podle nároku 5, vyznačená tím, že záchytný materiál je zhotoven z materiálu majícího adsorpční schopnost a sorpční schopnost.

8. Testovací trubice pro stanovení částicové látky podle nároku 7, vyznačená tím, že záchytný materiál mající adsorpční schopnost a sorpčním schopnost je zvolen z množiny zahrnující papír, tkanou a netkanou textilii, celulózu, skleněnou vlnu a vatu.

9. Testovací souprava pro stanovení částicové látky v plynu, vyznačená tím, že obsahuje testovací trubici podle některého z nároků 5 až 8 a spojovací člen φ

φ φ •

φ ν » w W • φ Φ · Φ <

Φ Φ ΦΦΦ

ΦΦΦΦΦ· ΦΦ ΦΦΦΦ »·« * určený pro spojení testovací trubice s trubkami přivádějící plyn určený ke stanovení do testovací trubice.

10. Testovací souprava pro stanovení částicové látky obsahující testovací trubici podle nároku [^vyznačená t i m, Že obsahuje alespoň dva spojovací členy a alespoň dvě testovací trubice.

11. Testovací souprava pro stanovení částicové látky obsahující testovací trubici podle nároku ^vyznačená t i m, že spojovací člen je zhotoven z tepelně odolného elastomeru.

12. Testovací souprava pro stanovení částicové látky v plynu obsahujícím testovací trubici podle nároku 11, vyznačený tím, že tepelně odolný elastomer je zvolen z množiny zahrnující silikonový kaučuk, akrylový kaučuk, ethylen-propylenový kaučuk, chloroprenový kaučuk, styren-butadienový kaučuk a butylkaučuk.

13. Testovací souprava pro stanovení částicové látky podle nároku 9, vyznačená tím, že dále obsahuje pouzdro pro uložení testovací trubice a spojovacího členu.