IT8024265A1 - Dosimetro autonomo per contaminanti gassosi - Google Patents
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Description
Descrizione dell ' invenzione avente per titolo:
"DOSIMETRO AUTONOMO PER CONTAMINANTI GASSOSI" ,
Riassunto
Viene offerto un dosimetro personale per misurare la concentrazione media di un contaminante gassoso in un dato periodo di tempo. Il dosimetro comprende una sacca chiusa ermeticamente avente una camera di reazione, la quale contiene un mezzo raccoglitore di gas, e almeno un compartimento. Ciascun compartimento pu? essere chiuso separatamente e pu? contenere un differente reagente, le chiusure essendo singolarmente frangibili in modo che i reagenti possono essere immessi separatamente nella camera di reazione. Nella sacca ? racchiuso un dispositivo per la diffusione di gas il quale permette che il contaminante si diffonda nella camera di reazione dove esso viene raccolto in proporzione alla sua concentrazione nell'ambiente.
Generalit? della presente invenzione diffusione molecolare del gas da rilevare in modo da raccogliere il campione ? stato descritto nella rivista American Industriai Hygiene Association Journal Volume 34 pagg. 78-81(1973). Questo dispositivo, per?, richiede che il mezzo raccoglitore venga rimosso dal dispositivo e trattato accuratamente con reagenti che devono essere misurati esattamente in ciascuna analisi.
Lo smontaggio del dispositivo e l?uso di scomodi reagenti richiesto per ciascuna analisi risultano svantaggiosi.
Rimane quindi pur sempre la necessit? di un dosimetro personale per contaminanti gassosi il quale integri accuratamente, cio? indichi la concentrazione media del contaminante gassoso nell'arco di un dato periodo di tempo, e che si presenti agevolmente all'analisi senza rimozione del mezzo che raccoglie il gas o scomoda aggiunta di altri elementi.
Compendio della presente invenzione
Secondo la presente invenzione viene realizzato un dosimetro personale per misurare la concentrazione media di un contaminante gassoso nell'arco di un dato periodo di tempo, dosimetro che comprende: un recipiente a sacca chiuso ermeticamente e fatto di un materiale polimerico .pieghevole, detto recipiente presentando una camera di reazione atta a contenere un mezzo capace di raccogliere il gas e almeno un compartimento chiuso separatamente e adatto a contenere un reagente per eseguire le prove? le chiusure di ciascun compartimento essendo singolarmente frangibili in modo che i reagenti possono essere immessi separatamente nella camera di reazione; e un dispositivo per la diffusione di gas che ? fissato a tenuta ermetica in una delle pareti delimitanti ilrecipiente, il detto dispositivo di diffusione costituendo la sola comunicazione esistente fra l?atmosfera e l?interno della camera di reazione.
Breve descrizione dei disegni
La figura 1 ? una vista in prospettiva ingrandita di un dispositivo per la diffusione di gas utilizzabile nella presente invenzione.
La figura 2 ? una vista in pianta di un dosimetro per contaminante gassoso il quale utilizza il dispositivo di diffusione indicato nella figura 1.
La figura 3 ? una vista parziale in prospettiva del dosimetro della figura 2.
La figura 4 ? una vista in prospettiva di un dosimetro per contaminante gassoso che utilizza una membrana come dispositivo per la diffusione di gas.
Descrizione particolareggiata della presente invenzione I dosimetri della presente invenzione raccolgono un contaminante gassoso in proporzione alla sua concentrazione media nell'atmosfera durante il periodo di raccolta e consentono lcomoda determinazione di questa concentrazione. Questo viene ottenuto campionando passivamente il contaminante gassoso presente nell?aria dell?ambiente in proporzione alla sua concentrazione nell?aria stessa? lasciando che il contaminante si diffonda in una porzione
interna del dosimetro dove esso viene mantenuto
fino a quando viene analizzato* Un dosimetro contiene inoltre specifici reagenti cromogeni? chiusi separatamente in quantit? debitamente misurate entro
il dosimetro? ma in grado di essere messi a contatto
con il mezzo raccoglitore del gas.
Il mezzo raccoglitore? che ? presente in una
quantit? debitamente misurata, trattiene il contaminante gassoso e suoi ioni in una forma che ? pi? facilmente analizzabile di quanto non lo sia la forma gassosa. Dopo raccoltagli mezzo viene trattato
con gli appropriati reagenti per produrre colore
la cui intensit? dipende dalla quantit? di contaminante gassoso raccolta. La concentrazione media
pu?
temporale nell*ambiente/poi essere determinata,
come spiegato pi? avanti, con un colorimetro o spettro-fotometro previamente tarato
Generalmente il mezzo che raccoglie il gas ? un materiale che assorbe,/adsorbe, il contaminante gassoso che si deve misurare oppure reagisce o altrimenti si combina con il contaminante stesso.
Indipendentemente dal modo nel quale il mezzo interagisce, come sopra accennato, con il contaminante, la quantit? o concentrazione del mezzo raccoglitore nel dosimetro deve essere sufficiente a interagire completamente con la quantit? totale di contaminante gassoso che deve essere raccolta secondo quanto prestabilito. Il mezzo raccoglitore del gas .sar? spesso specifico per il particolare contaminante gassoso che si deve rivelare. Esempi che devono essere intesi come rappresentativi ma non limitativi, includono soluzioni acquose di agenti ossidanti o trietanolamina per assorbire biossido di azoto, soluzioni di tetracloromercurato potassico o sodico per assorbire anidride solforosa, e soluzioni di acido solforico o altri acidi per assorbire ammoniaca. Carbone attivo o carbone in polvere dotato di elevata superficie specifica, polveri di metalli o sali metallici, oppure pellicole possono essere usati per adsorbire molti contaminanti organici.
Metodi per l'analisi colorimetrica ad esempio di anidride solforosa biossido di azoto e ammoniaca nell'aria, sono descritti rispettivamente ai numeri 160 (pubblicazione 121, 1975)? 108 (pubblicazione 136, 1974) e 205 (pubblicazione 121, 1975) dei metodi del National Institute for Occupaiional Safety and Health, Le tecniche ivi descritte sono facilmente adattabili alle soluzioni assorbenti e ai reagenti cromogeni da usarsi nel dosimetro della presente invenzione.
Una forma realizzativa della presente invenzione ? illustrata nelle figure 2 e 3 e pu? essere realizzata nel modo seguente. Un foglio base 7 di materiale polimerico impermeabile, che ? preferibilmente pieghevole, ? dotato di almeno un avvallamento 6. Normalmente vi sono vari avvallamenti 6 che possono essere distribuiti linearmente lungo una periferia del foglio 7 come indicato nella figura. Il foglio ? preferibilmente trasparente e termoplastico e pu? essere fatto di polimeri di olefine, polimeri alogenati, poliesteri o resine ionomere. Materiali preferiti sono illustrati nel brevetto statunitense n. 3.264272 rilasciato il 2 agosto 1966 a R.W. Rees. Tali materiali sono/copolimeri ionici di alfaolefine e acidi carbossilici etilenicamente ?,?insaturi di 3-8 atomi di carbonio aventi 10-90% dei gruppi carbossilici acidi neutralizzati con ioni metallici.
Le dimensioni del foglio 7 non costituiscono un fattore critico, ma si tratta preferibilmente di dimensioni facilmente adattabili all'uso in un dosimetro personale che pu? essere messo addosso o portato agevolmente. Gli avvallamenti 6 possono essere creati facilmente esercitando pressione sul foglio 7 con un appropriato punzone riscaldato o in altro modo*
Quantit? previamente misurate dei reagenti vengono collocate nel modo pi? conveniente entro gli avvallamenti 6. Il mezzo raccoglitore del gas viene collocato nella porzione centrale del foglio 7. Quando detto mezzo di raccolta del gas ? un liquido, ci? pu? essere facilmente attuato formando per prima cosa un avvallamento nella porzione centrale del foglio in modo simile a quello usato nella formazione degli avvallamenti 6. Questo avvallamento centrale ? normalmente pi? ampio di qualsiasi degli avvallamenti 6.
Dopo che i reagenti e il mezzo di raccolta del gas sono stati sistemati sul foglio 7, su quest?ultimo foglio viene collocato un secondo foglio superiore 8 che corrisponde nella composizione e sostanzialmente nelle dimensioni al foglio 7? Calore e pressione vengono poi esercitati sulle zone 4 che circondano gli avvallamenti 6 che contengono i reagenti; tale operazione pu? essere ad esempio fatta con un normale punzone saldatore a caldo cos? da formare compartimenti separati per i singoli reagenti. Le linee di saldatura lungo le zone 4 sono volutamente rese frangibili controllando accuratamente la somministrazione di calore oppure formando solamente una linea di saldatura molto stretta. Specificamente, la formazione delle linee di saldatura pu? essere controllar? ta creando chiusure capaci di essere successivamente rotte esercitando semplicemente una certa pressione sui reagenti presenti nei compartimenti. In alternativa si pu? far uso di adesivi o altre forme di unione, purch? in dette aree si creino unioni frangibili. Calore e pressione possono essere applicati alle tre zone 3 in modo da creare saldature permanenti e a tenuta di fluido ai corrispondenti tre bordi dei fogli 7 e 8,
Un dispositivo 1 di forma allungata per la diffusione di gas avente una pluralit? di condotti 2 che lo attraversano da parte a parte viene collocato parallelamente e contiguamente al quarto bordo non saldato del foglio base 7 e parallelamente e a filo del quarto bordo non saldato del foglio superiore 8? I condotti 2 aperti del dispositivo 1 di diffusione risultano cos? orientati orizzontalmente rispetto al piano del foglio 7 e perpendicolarmente rispetto ai quarti bordi dei fogli 7 ed 8? Il dispositivo di diffusione 1, che viene cos? ad essere racchiuso fra i fogli 7 e 8, viene unito a detti fogli mediante applicazione di calore e pressione o mediante l' uso di adesivi che devono essere impermeabili e chimicamente inerti verso il mezzo raccoglitore del gas ed i reagenti
L'unione fra dispositivo 1 di diffusione e ciascuno dei fogli 7 e 8 deve essere a tenuta di liquido e a tenuta di gas, completando cos? la formazione della camera di reazione 5; questa camera costituisce l'interno del recipiente chiuso formato fra i fogli 7 e 8 e contenente il mezzo di raccolta del gas? Le posizioni relative del dispositivo 1 di diffusione e dei fogli 7 e 8 sono tali che i condotti 2 costituiscono la sola comunicazione fra l'atmosfera e l'interno della camera di reazione 5.
E' anche possibile formare il dosimetro delle figure 2 e 3 tenendo per ultima la sistemazione dei reagenti e del mezzo di raccolta del gas quando questi sono liquidi. In un caso di tal genere il dosimetro sotto ogni altro punto di vistaiformato nel modo sopra descritto. I reagenti e il mezzo di raccolta del gas possono essere sistemati perforando il foglio superiore 8 in corrispondenza di un punto appropriato con un ago ipodermico e iniettando una quantit? misurata del mezzo di raccolta del gas o del reagente nell?appropriata camera o nell'appropriato compartimento. I fori creati con l'ago ipodermico possono poi essere saldati termicamente.
Il dispositivo 1 di diffusione consente che il contaminante gassoso si diffonda attraverso ciascuno dei condotti 2 secondo la legge di Fick che ? espressa nel modo seguente nella relativa formula
L = distanza in direzione diffusione che in questo caso ? la lunghezza del condotto (cm).
Valori di D per vari contaminanti gassosi si possono trovare facilmente nella letteratura tecnica. La natura puramente diffusionale del trasferimento del contaminante gassoso attraverso i condotti, ad una velocit? in proporzione lineare alla sua concentrazione nell?atmosfera, assicura il carattere integratore del dosimetro.
Il dispositivo 1 di diffusione del gas ? preferibilmente fatto con materiali che non sono igroscopici e che sono inerti sia chimicamente che fisicamente verso il contaminante gassoso e verso il mezzo che raccoglie il gas stesso. Esempi di materiali di tal genere sono polietilene, polipropilene polimeri e copolimeri di tetrafluoroetilene e esarfluoropropilene, e acciaio inossidabile. I polimeri sopra nominati vengono preferiti perch? essi possono essere facilmente stampati per iniezione.
Come si pu? vedere dalle legge di Fick il numero e il diametro dei condotti influiscono sulla quantit? di contaminante gassoso raccolto perch? essi influiscono sull'area totale in sezione disponibile per il trasferimento. La quantit? di contaminante raccolto ? pure inversamente proporzionale alla lunghezza dei condotti. Per quanto questi pararmetri non siano necessariamente critici ai fini dell'operazione integratrice del dispositivo di diffusione, si ? trovato che l?uso di circa 5-500 condotti, preferibilmente 10-100 condotti, aventi ciascuno un diametro di 50-1000 micron e una lunghezza di circa 1,0-25,0 mm, preferibilmente 3,0-8,0 mm, porta all'ottenimento di un dispositivo che ? sufficientemente sensibile a basse concentrazioni del contaminante nell?ambiente, ma che ? pur sempre di dimensioni convenientemente piccole.
Eventualmente una pellicola idrorepellente e porosa dello spessore di 15-1000 micron pu? essere collocata sulle aperture dei condotti poste sul lato interno 11 del dispositivo 1 di diffusione, cio? il lato che comunica con l?interno della camera di reazione 5?
La pellicola pu? essere fatta, ad esempio, di polimeri o copolimeri di tetrafluoroetilene e esafluoropropilene. La funzione della pellicola ? quella di impedire che la soluzione assorbente, se si fa uso di tale forma di mezzo di raccolta del gas, fluisca nei condotti del dispositivo 1 di diffusione. Pertanto la porosit? della pellicola e le dimensioni dei suoi pori devono essere scelte in modo che questa funzione venga assolta senza interferire con il passaggio del contaminante gassoso dalle estremit? interne dei condotti alla soluzione assorbente? Cio?, la diffusione di contaminante gassoso attraverso questa pellicola deve essere notevolmente superiore rispetto alla diffusione attraverso i condotti in modo che la velocit? complessiva di diffusione sia essenzialmente controllata solo dai condotti. Si ? trovato che una pellicola che ? porosa nella misura del 50-80 % con dimensioni dei pori di 0,1-3,0 micron ? sufficiente perquesto scopo quando vengono usati condotti quali precedentemente descritti?
Altri dispositivi di diffusione del gas che possono essere usati nel dosimetro della presente invenzione sono membrane perme?bili ai gas e impermeabili ai liquidi attraverso le quali il contaminante gassoso pu? diffondersi. Qualsiasi delle membrane tradizionalmente note ? adatta per l'uso qui considerato alla condizione che la membrana sia scelta in modo tale che la velocit? di diffusione attraverso di essa del conlaminante gassoso vari linearmente con la concentrazione atmosferica del contaminante su un'ampia gamma di valori di tale concentrazione. Questo assicura che un dosimetro il quale impiega tal genere di membrana svolga efficacemente la sua funzione integratrice. Nel casi in cui, ad esempio, una membrana lasci passare una quantit? di gas ad elevate concentrazioni atmosferiche che ? sproporzionata rispetto alla quantit? lasciata passare a concentrazioni inferiori, la correlazione tra quantit? finale raccolta e concentrazione media nell' atmosfera viene annullata. Le membrane presentano normalmente spessori di circa/300 micron e possono essere fatte, ad esempio, di gomma siliconica, politetrafluoroetilene oppure copolimeri di silicone e policarboriato.
Un dosimetro della presente invenzione in cui viene fatto uso di una membrana di tal genere come dispositivo di diffusione del gas ? illustrato nella figura 4. La costruzione e la descrizione di questo dosimetro sono fondamentalmente uguali a quelle riportate a proposito del dosimetro delle figure 2 e 3, ma per? con le seguenti varianti. Oltre al fatto che i fogli 7 e 8 sono uniti fra loro lungo le zone 3 come nelle figure 2 e 3, i fogli 7 e 8 di questo dosimetro sono pure uniti in modo analogo sul quarto lato 3a completando la formazione della camera di reazione 5?
Il foglio superiore 8, che costituisce una parete delimitante la camera di reazione 5, ? dotato di un'apertura rettangolare sulla quale viene stesa una membrana 10 di forma corrispondente e del tipo precedentemente descritto. Un dispositivo di fissaggio 9? avente la forma del contorno di un rettangolo, si sovrappone alla membrana 10 in modo che l'apertura di forma rettangolare che passa attraverso il detto dispositivo di fissaggio 9 espone la membrana 10 all'atmosfera? Il dispositivo di fissaggio 9 ? fatto dello stesso materiale del foglio 8 e pu? essere unito ad esso a tenuta di fluido mediante applicazione di calore e pressione. In tal modo la membrana 10 viene fissata a tenuta nel foglio superiore 8 e costituisce la sola comunicazione fra l'atmosfera e l?interno della camera di reazione 5 ? Oltre ai dispositivi di diffusione del gas qui descritti, altri dispositivi usabili nel dosimetro della presente invenzione consistono in qualsiansi di quelli che consentono diffusione, o permeazione, attraverso di loro del contaminante gassoso ad una velocit? che varia linearmente con la concentrazione atmosferica del contaminante. Ad esempio si pu? far uso di fibre cave del tipo descritto nella domanda di brevetto statunitense in corso n. 922.546 depositata il 7 luglio 1978.
Fatta eccezione per l' inclusione di un dispositivo diffusore, il recipiente del dosimetro della presente invenzione ? sostanzialmente simile all'unit? per prove illustrata nel brevetto statunitense n.
3.476.515 rilasciato il 4 novembre 1969. L' argomento di tale brevetto viene qui richiamato a titolo di riferimento.
Nell 'uso il dosimetro viene esposto all' aria contenente il contaminante gassoso per un periodo di tempo per il quale si ricerca la concentrazione media di contaminante. Dopo esposizione i prestabiliti compartimenti dei reagenti, che contengono i reagenti necessari per l' analisi, vengono fratturati e il loro contenuto entra nella camera di reazione e ivi si mescola con il mezzo che ha raccolto il gas. La frattura del compartimento viene ottenuta nel modo pi? agevole esercitando sul compartimento stesso una certa pressione, ad esempio schiacciando con le dita. X reagenti ed il mezzo raccoglitore del gas possono essere mescolati assieme mediante applicazione di una lieve forza pulsante, mediante le dita, sui fogli pieghevoli che costituiscono la camera di reazione.
Siccome il dosimetro. ? pieghevole e trasparente, il contenuto della camera di reazione pu? essere analizzato direttamente senza dover prelevare un campione dal dosimetro. Nel caso di analisi che venga effettuata fotometricamente, il dosimetro pu? essere fissato in una posizione tale in cui la radiazione elettromagnetica pu? essere diretta attraverso il contenuto della camera di reazione mentre la radiazione non assorbita (cio? trasmessa) si dirige ad un appropriato rivelatore. Il metodo preferito consiste nell*usare reagenti che mutano, a seconda della quantit? del contaminante raccolto, il colore del mezzo raccoglitore e nel procedere poi all'analisi con radiazione compresa nella gamma della luce visibile usando un colorimetro o spettrofotometro.
Il dosimetro della presente invenzione pu? essere tarato in modo da dare una correlazione diretta fra letture colorimetriche o spettrofotometriche e concentrazione media ambientale del contalinante gassoso. Questo pu? essere effettuato seguendo un procedimento di taratura simile a quello descritto nella domanda di brevetto statunitense in corso n? 922.546 depositata il 7 luglio 1978.
In un procedimento di tal genere vari dosimetri vengono esposti per un dato periodo di tempo a varie concentrazioni note di un contaminante per il quale si intende effettuare la taratura. I dosi
Claims (8)
- RIVENDICAZIONI1 ? Dosimetro personale per misurare la concentrazione media di un contaminante gassoso in un dato periodo di tempo caratterizzato dal fatto di comprendere:un recipiente simile ad una sacca di materiale polimerico avente almeno un compartimento, il compartimento occupando meno del volume totale del recipiente in modo da lasciare una camera di rearzione, il compartimento essendo adatto a contenere una quantit? prestabilita di un reagente croniogeno ed essendo inoltre adatto a introdurre il reagente nella camera di reazione indipendentemente da eventuali altri reagenti presenti in eventuali altri compartimenti, la camera di reazione essendo adatta a contenere un mezzo capace di raccogliere il contaminante gassoso; eun dispositivo per la diffusione di gas contenente una pluralit? di condotti che lo passano da parte a parte il quale viene fissato a tenuta in una parete delimitante il detto recipiente, i condotti del dispositivo di diffusione costituendo la sola comunicazione fra l' atmosfera e l' interno della camera di reazione?
- 2. Dosimetro secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che vi sono 5-500 condotti, ciascuno avente un diametro di 50-1000 micron e una lunghezza di 1,0-25,0 mm?
- 3 Dosimetro personale per misurare la concentrazione media di un contaminante gassoso in un dato periodo di tempo caratterizzato dal fatto di comprendere:un recipiente simile ad una sacca di materiale polimerico avente almeno un compartimento, il compartimento occupando meno del volume totale del recipiente in modo da lasciare una camera di reazione, il compartimento essendo adatto a contenere una quantit? prestabilita d? un reagente croniogeno ed essendo inoltre adatto a introdurre il reagente nella camera di reazione indipendentemente da eventuali altri reagenti presenti in eventuali altri compartimenti, la camera di reazione essendo adatta a contenere un mezzo capace di raccogliere il contaminante gassoso; eun dispositivo per la diffusione di gas sotto forma di una membrana attraverso la quale il contaminante gassoso passa ad una velocit? in proporzione lineare con la sua concentrazione nell'atmosfera, la membrana essendo fissata a tenuta in una parete delimitante detto recipiente/costituendo la sola comunicazione fra l'atmosfera e l'interno della camera di reazione.
- 4 Dosimetro secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che la membrana ? fatta di gomma siliconica, politetrafluoroetilene oppure copolimeri di silicone e policarbonato.
- 5. Dosimetro secondo la rivendicazione 1, 2, 3 o 4, caratterizzato dal fatto di contenere un mezzo di raccolta del gas sotto forma di una soluzione assorbente.
- 6. Dosimetro secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che la soluzione assorbente ? per anidride solforosa, biossido di azoto o ammoniaca.
- 7. Dosimetro secondo la rivendicazione 6, caratterizzato inoltre dal fatto di contenere almeno un reagente croniogeno.
- 8. Dosimetro secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che la soluzione assorbente ? una soluzione di tetracloromercurato sodico o tetracloromercurato potassico in acqua e il reagente ? per determinare la presenza di anidride solforosa 9 Dosimetro secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che la soluzione assorbente ? una soluzione di trietanolamina in acqua e il reagente ? per determinare la presenza di biossido di azoto10, Dosimetro secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che la soluzione assorbente ? una soluzione di acido solforico in acqua e il reagente ? per determinare la presenza di ammoniaca.
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