Monitor On-line de Heavy Metal Atmosférico
O Monitor Online de Metais Pesados Atmosféricos é uma solução avançada para monitoramento da qualidade do ar, projetada para a medição contínua e confiável de partículas em suspensão e do teor de metais pesados na atmosfera. Ele integra a tecnologia de fluorescência de raios X por fusão (XRF), detecção por absorção de raios β e um sistema automático de enriquecimento de partículas no ar para fornecer resultados de medição estáveis, repetíveis e precisos. Desenvolvido para monitoramento ambiental de longo prazo, o sistema está em conformidade com o método padrão IO-3.3 da EPA dos EUA, tornando-o adequado para programas de monitoramento regulatório, instituições de pesquisa e aplicações de avaliação ambiental.
Este analisador fornece medições precisas da concentração de massa de partículas no ar, determinando simultaneamente a composição elementar das partículas coletadas. Ele é capaz de detectar traços de metais pesados como chumbo, cádmio, cromo e arsênio, além de monitorar a concentração de material particulado (MP). Projetado para eficiência e estabilidade operacional, o sistema permite operação totalmente automatizada e sem supervisão, possibilitando a coleta consistente de dados por longos períodos de monitoramento com intervenção manual mínima.
principais destaques
- Monitoramento contínuo online de metais pesados e material particulado na atmosfera.
- Análise combinada da concentração de massa de PM e análise elementar em um único sistema.
- Alta sensibilidade para detecção de metais pesados em níveis de traço
- Projetado para operação estável, de longo prazo e sem supervisão.
- Adequado para estações de monitoramento fixas e implantações de monitoramento móvel.
Aplicação
- Monitoramento on-line de metais pesados PM2.5
- Monitoramento on-line de metais pesados em gases de combustão
- Resposta de emergência a acidentes com poluição por fumaça
- Verificações pontuais de emissões de gases de combustão de empresas
- Monitoramento de radiação nuclear on-line em estações de monitoramento de radiação
- Detecção de metais pesados após resíduos sólidos ou incineração de resíduos
- Detecção rápida de metais pesados em escapamentos de automóveis
- Avaliação e licenciamento ambiental
- Identificação e rastreabilidade de fontes de poluição, previsão de poluição e alerta precoce
- Detecção de experimentos de campo e aplicação da lei
Processo de fluorescência de raios X explicado
Quando uma amostra é bombardeada com raios X, a energia excita os átomos dentro dela, produzindo fluorescência de raios X. Isso ocorre quando os raios X ejetam elétrons internos das camadas K e L de um átomo. As vagas resultantes são preenchidas por elétrons externos com energia mais alta, que liberam o excesso de energia como fluorescência de raios X ao fazer a transição para orbitais de energia mais baixa.
Essas linhas de raios X emitidas servem como assinaturas únicas para elementos, muito parecidas com impressões digitais, e não são afetadas pela valência química do átomo. A intensidade da radiação emitida se correlaciona diretamente com a concentração do elemento específico na amostra.
Configuração
O analisador atmosférico online de metais pesados apresenta um sistema de enriquecimento de material particulado do ar, sistema de filme em bobina, módulo de detecção por absorção de raios β, sistema de análise XRF e um sistema de controle computadorizado. Com exceção do cortador de partículas e da bomba de amostragem, todo o sistema está acondicionado em uma única caixa compacta, garantindo transporte conveniente e instalação descomplicada.
Princípio técnico
O analisador online de metais pesados atmosféricos utiliza um sistema de amostragem de fluxo constante de precisão para garantir o controle preciso do volume de ar coletado. As partículas de ar são enriquecidas por meio de uma membrana de filtro, e o método de absorção de raios β é usado para detectar a concentração de partículas na membrana do filtro, com a concentração de partículas de ar denotada como C1 (μg/m³).
A tecnologia de fluorescência de raios X é então aplicada para detectar o conteúdo elementar na matéria particulada, fornecendo a concentração do elemento no ar como C2 (ng/m³). Ao combinar as medições da concentração de matéria particulada e concentração elementar, a concentração de massa de elementos na matéria particulada (C3) é calculada como:
C3 = (C2 / C1) * 10³ (ppm)
Além disso, o teor percentual de elementos no material particulado (P) é calculado como:
P = (C2 / C1) * 10⁻³ * 100%
Imagem Funcional do Trabalho
Recurso de desempenho
- Detecção precisa de metais pesados: O analisador mede com precisão o teor de vários metais pesados, como chumbo, cádmio, cromo e arsênio, com um baixo limite de detecção de até 0.01 ng/m³. Modelos de elementos personalizados podem ser adaptados para atender às necessidades do usuário.
- Chassi e instalação: A unidade principal é alojada em um chassi de padrão internacional de 19", permitindo a instalação em veículos de monitoramento móvel ou em gabinetes padrão em estações de rádio automatizadas.
- Alta confiabilidade e estabilidade: O instrumento foi projetado para alta confiabilidade e estabilidade operacional, com diagnóstico inteligente de falhas e recursos de autocorreção.
- Módulo de calibração integrado: O sistema possui um módulo de calibração integrado que calibra automaticamente as coordenadas horizontais e verticais do espectro XRF. A frequência de calibração é ajustável, e uma fonte padrão interna de metal específica garante funções automáticas de controle de qualidade e alarme.
- Controle de fluxo e calibração: O controle preciso das condições de fluxo amostradas é obtido por meio de um controlador de fluxo de massa, sensores de temperatura e pressão, com recursos de calibração automática de fluxo.
- Transmissão de dados e monitoramento remoto: O analisador suporta vários modos de transmissão de dados, incluindo RS232/485, USB, GPRS, ADSL e Ethernet, permitindo transmissão remota, monitoramento e inspeção de parâmetros operacionais, status e dados.
- Proteção contra Radiação: O sistema inclui medidas profissionais de proteção contra radiação, garantindo que não haja vazamento de radiação em todas as direções durante as medições.
- Teste não destrutivo: O sistema realiza testes não destrutivos, e amostras de filme de filtro podem ser armazenadas para análise posterior.
- Amostragem e análise programáveis: O analisador permite tempos de amostragem e análise programáveis, oferecendo flexibilidade na operação.
O sistema pode ser instalado em um veículo de monitoramento móvel, tornando-o ideal para monitoramento de emergência e triagem rápida de acidentes repentinos de poluição ambiental.
Sistema de enriquecimento de partículas de ar
O sistema é composto principalmente por um cortador de partículas, um DHS (Sistema de Aquecimento Dinâmico), fita de papel de filtro e uma bomba de amostragem, garantindo uma funcionalidade confiável e eficiente.
Cortador de partículas
O sistema inclui três tipos de filtros de partículas — TSP, PM10 e PM2.5 — que podem ser selecionados de acordo com as necessidades do usuário. Esses filtros permitem a classificação e análise de metais pesados em partículas de diversos tamanhos. O sistema é ainda aprimorado com um sensor de temperatura e umidade externa, completo com uma proteção contra descargas atmosféricas e um isolador de proteção contra raios para operação confiável em diversas condições.
Sistema de aquecimento dinâmico (DHS)
O DHS regula dinamicamente a temperatura do ar amostrado para controlar sua umidade, eliminando efetivamente o impacto da umidade na precisão do teste.
Bomba de Amostragem
O sistema possui uma bomba de diafragma de alta eficiência com vazão máxima de 20 L/min e nível mínimo de vácuo de 0.5 Pa, garantindo desempenho de amostragem confiável e preciso.
Sistema de membrana de bobina
O sistema consiste principalmente de um motor de filme capilar, um motor de recepção de filme, uma haste guia, uma membrana de filtro de PTFE e outros componentes essenciais, garantindo uma operação eficiente.
O sistema usa um filme de filtro PTFE especializado, que difere dos filmes de filtro convencionais de quartzo, fibra de vidro ou cloreto de polivinila, normalmente usados para medição de material particulado. Este filme de filtro é livre de metais pesados, reduzindo o fundo de medição, e oferece resistência suficiente para desempenho confiável.
Módulo de detecção de absorção de raios β
Partículas de PM2.5 são coletadas em papel de filtro, e um feixe de raios beta é direcionado através do filtro e das partículas. Conforme os raios passam, eles são atenuados por espalhamento, com o grau de atenuação sendo diretamente proporcional ao peso das partículas de PM2.5. Ao medir a atenuação dos raios, o peso do PM2.5 pode ser calculado com precisão.
O sistema utiliza uma fonte radioativa de 14C de baixa energia, escolhida por sua estabilidade, segurança e durabilidade. Seu nível de atividade é geralmente abaixo do valor isento, garantindo conformidade com os padrões de segurança radioativa.
Sistema de controle de computador
Partículas de PM2.5 são coletadas em papel de filtro, e um feixe de raios beta é direcionado através do filtro e das partículas. Conforme os raios passam, eles são atenuados por espalhamento, com o grau de atenuação sendo diretamente proporcional ao peso das partículas de PM2.5. Ao medir a atenuação dos raios, o peso do PM2.5 pode ser calculado com precisão.
O sistema utiliza uma fonte radioativa de 14C de baixa energia, escolhida por sua estabilidade, segurança e durabilidade. Seu nível de atividade é geralmente abaixo do valor isento, garantindo conformidade com os padrões de segurança radioativa.
Sistema de análise XRF
O sistema de análise de fluorescência de raios X consiste principalmente em um tubo de raios X de baixa potência, um detector de fluorescência de raios X, um dispositivo de comutação de múltiplos filtros, um dispositivo de calibração automática de zero, um analisador digital multicanal e software de análise, garantindo uma análise elementar precisa e eficiente.
O software de análise apresenta um design modular hierárquico avançado, oferecendo funções poderosas e flexíveis para configuração, calibração, armazenamento, exibição, consulta, análise e transmissão de dados.
Plataforma Inteligente
Ao analisar os principais componentes e correlações elementares por meio do sistema XRF, o processo fornece uma base mais precisa para rastreabilidade da poluição e análise da fonte.
O sistema permite o monitoramento on-line contínuo e em tempo real da concentração e tendências de elementos de metais pesados em partículas (PM2.5), fornecendo dados essenciais para avaliar emissões de poluição e qualidade do ar.
O sistema permite testes colaborativos integrados de concentração de material particulado no ar e níveis de metais pesados atmosféricos, frequentemente usados para analisar o valor de fundo, atividade ambiental e fontes de metais pesados.
Fonte de alimentação de trabalho | 220VAC±10%,50Hz±1Hz (110V também disponível) |
Medindo a temperatura ambiente | -40 ~ 50 ℃ |
Medindo a umidade ambiente | 0% RH ~ 90% RH |
Temperatura de operação da unidade principal | 0 ℃ ~ 40 ℃ |
Umidade do ambiente operacional da Unidade Principal | 30% RH ~ 60% RH |
Dimensões: | 435 × 510 × 660 mm （C × L × A） |
Jeito de trabalhar | Monitoramento automático contínuo; Um ano de operação sem problemas e função de autorrecuperação |
Padrões aplicáveis | HM: Método padrão IO-3.3 da EPA dos EUA "Determinação de metais pesados em partículas ambientais por espectrometria de fluorescência de raios X" PM: HJ653-2013 "Requisitos técnicos e métodos de detecção de material particulado (PM10 e PM2.5) no ar ambiente" |
O modo de controle | Controle computadorizado com recursos de autodiagnóstico e configuração, monitoramento de status em tempo real e armazenamento de dados de longo prazo por mais de dez anos. |
Interface | Interface de tela sensível ao toque em inglês exibindo fluxo de amostragem, tempo de amostragem, status da medição, concentração de metais pesados e curvas de tendência. Suporta instalação em gabinete ou instalação móvel em caminhão. |
Instalação | 1. Concentração de massa TSP/PM10/PM2.5 2. Monitoramento simultâneo de Pb, Cd, Hg, As e até 30 elementos (expansível conforme as necessidades do usuário) |
Indicadores de monitoramento | HM: 0-100 μg/m3 PM: 0-10mg/m3 |
Faixa de medição | HM: 10 pg/m3 (tempo de amostragem 1H, vazão 20L/min) PM: <0.5 μg/m³3 (média de 24 horas) |
Limite de detecção | HM: ＜15% (Pb, Cd, As, tempo de amostragem 4H) PM: ±5μg/m3 (em 24H) |
