1. Các ph−ơng pháp phân tích sử dụng trong nghiên cứu [5,22,23,24] Ph−ơng pháp xác định độ phân cấp cỡ hạt của bụ
1.1.2. Phân tích cỡ hạt bụi bằng ph−ơng pháp lắng chìm
Ph−ơng pháp này dựa trên hiện t−ợng lắng chìm của hạt bụi có kích th−ớc khác nhau trong một loại chất lỏng thích hợp cho từng loại bụi – đ−ợc gọi là chất lỏng phân cấp hạt bụi.
- 45 -
Nghiên cứu ph−ơng pháp xử lý khí thải của công nghệ luyện xỉ titan
Thời gian τ để hạt bụi đ−ờng kính δ lắng chìm trong chất lỏng xuống đến độ sâu H kể từ vị trí ban đầu đ−ợc xác định theo công thức:
27 7 ) ( 10 . 18 δ ρ ρ à τ g H n b − = (2.1) Trong đó: τ - thời gian, s; δ - đ−ờng kính hạt bụi, àm; H – độ sâu, cm; g – gia tốc trọng tr−ờng, m/s2; à – hệ số nhớt động lực của chất lỏng, Pa.s;
ρb, ρn – lần l−ợt là khối l−ợng riêng của bụi và chất lỏng, g/cm3. Dụng cụ để phân tích cỡ hạt theo ph−ơng pháp lắng chìm đ−ợc thể hiện trên hình 2.2.
Tr−ớc khi bắt đầu phân tích, khối chất lỏng và bụi đ−ợc hòa lẫn và lắc mạnh để cho mọi cỡ hạt bụi đ−ợc phân bố đều đặn trong toàn bộ thể tích chiếm chỗ trong bình đựng.
Nếu H là độ sâu kể từ mặt thoáng đến lỗ hút (9) của pipet thì thời gian để hạt bụi có kích th−ớc δi chìm từ mặt thoáng đến đến độ sâu của lỗ hút (9) là τi
xác định đ−ợc theo công thức (2.1). Sau thời gian τi kể từ lúc bắt đầu, tất cả các hạt bụi có kích th−ớc lớn hơn δi đều đã chìm xuống sâu hơn lỗ hút (9), còn các hạt có kích th−ớc ≤δi thì cứ có bao nhiêu hạt chìm xuống d−ới độ sâu của lỗ hút là có bấy nhiêu hạt từ bên trên chìm xuống đến độ sâu ấy để thay thế, kết quả là ở độ sâu H của lỗ hút chỉ còn lại các hạt có đ−ờng kính ≤ δi với thành phần giống nh− ban đầu.
- 46 -
Nghiên cứu ph−ơng pháp xử lý khí thải của công nghệ luyện xỉ titan
Nếu tại thời điểm τi ta tiến hành hút mẫu qua lỗ hút (9) thì l−ợng bụi với cỡ hạt ≤ δi sẽ tỷ lệ theo thể tích mẫu hút và có thể xác định bằng cách sấy khô rồi cân. Đem so sánh khối l−ợng bụi cân đ−ợc với khối l−ợng bụi trong cùng thể tích ở thời điểm ban đầu khi hòa trộn bụi vào chất lỏng ta sẽ đ−ợc tỷ lệ phần trăm của thành phần bụi có cỡ hạt ≤δi trong khối bụi nghiên cứu.
Hình 2.2. Dụng cụ phân tích cỡ hạt theo ph−ơng pháp lắng chìm
1 – bộ phận nâng hạ; 2 – tay kẹp; 3 – ống hút; 4 - ống nghiệm hình trụ có vạch chia độ cao; 5 – bầu ống hút; 6 – van ba chiều; 7 - ống mao quản;
8 - ống rót; 9 – lỗ hút mẫu; 10 – cốc hứng mẫu.
Quy trình thực hiện:
- Đầu tiên mẫu bụi cần phân tích đ−ợc rây trên loại rây với mắt rây 63àm và xác định l−ợng bụi trên rây tính theo phần trăm khối l−ợng;
- 47 -
Nghiên cứu ph−ơng pháp xử lý khí thải của công nghệ luyện xỉ titan
- Bụi đi qua rây rơi xuống khay đ−ợc thu vào cốc hóa nghiệm bằng thủy tinh và đem sấy khô đến khối l−ợng không đổi, để nguội và ổn định nhiệt độ;
- Xác định khối l−ợng riêng ρb của bụi;
- Chọn chất lỏng phân cấp hạt và xác định ρn, à của nó;
- Xác định thời gian lắng của từng cỡ hạt để biết thời điểm cần hút mẫu trong ống nghiệm lần thứ nhất, lần thứ hai, lần thứ ba ….
Từ khối bụi thí nghiệm lấy ra 5g với độ chính xác ± 0,1 mg cho vào cốc hóa nghiệm dung tích 100ml và đổ vào đó 20 – 25 ml chất lỏng phân cấp hạt rồi lắc đều trong thiết bị siêu âm.
Đổ hỗn hợp chất lỏng – bụi từ cốc hóa nghiệm vào ống nghiệm hình trụ (4) trong đó đã đựng 250ml chất lỏng phân cấp hạt, tiếp tục pha thêm chất lỏng phân cấp hạt cho đủ 500ml. Toàn bộ hỗn hợp trong ống nghiệm đ−ợc ổn định nhiệt độ ở 20 ± 0,50C. Sau đó lấy ống nghiệm ra đậy nắp và lắc mạnh trong thời gian 2 phút tr−ớc khi đặt vào giá thí nghiệm.
Dùng pipet hút từng đợt mẫu hỗn hợp trong ống nghiệm, mỗi đợt 10ml trong khoảng thời gian 30 giây bắt đầu từ 15 giây tr−ớc thời điểm lấy mẫu τi
đã tính đ−ợc theo công thức (2.1).
Mỗi mẫu hỗn hợp chất lỏng – bụi lấy bằng ống hút có định l−ợng đ−ợc cho vào cốc (10) đã sấy khô từ tr−ớc và cân với độ chính xác ± 0,1 mg. Dùng chất lỏng phân cấp hạt tráng lại bầu ống hút. Thể tích n−ớc tráng và hỗn hợp hút đ−ợc gộp chung vào cốc (10) để sấy khô và cân.
Bằng cách này ta xác định đ−ợc khối l−ợng mi của bụi chứa trong hỗn hợp của mỗi lần hút mẫu. mi chính là khối l−ợng của bụi có cỡ hạt ≤ δi chứa trong mẫu hút thể tích Vi.
- 48 -
Nghiên cứu ph−ơng pháp xử lý khí thải của công nghệ luyện xỉ titan
% 100 ⋅ = G V V m D i i i (2.2) Trong đó:
Di – tỷ lệ phần trăm khối l−ợng của bụi có cỡ hạt ≤δi, %;
mi – khối l−ợng bụi thu đ−ợc của lần hút mẫu thứ i ứng với thời gian τi của cỡ hạt δi, mg hoặc g ;
V – thể tích của hỗn hợp chất lỏng – bụi trong hỗn hợp đầu, ml; G – khối l−ợng bụi thí nghiệm, mg hoặc g;
Vi – thể tích hút mẫu, ml;
Kết quả tính toán số liệu phân tích đ−ợc lấy giá trị trung bình của hai lần thực hiện tiến hành song song nếu độ sai lệch của hai lần đó không quá 3%.