دوره 18، شماره 1 - ( 11-1399 )                   جلد 18 شماره 1 صفحات 18-31 | برگشت به فهرست نسخه ها

Research code: 1396/ص/56497
Ethics code: IR.SBMU.RETECH.1396.56497

XML English Abstract Print


Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:

fasih ramandi F, jafari M J, sadighzadeh A, khodakarim S, Yousefi H. Design and Construction of an Aerosol Particle Classification System Based on Electrical Mobility. ioh. 2021; 18 (1) :18-31
URL: http://ioh.iums.ac.ir/article-1-2536-fa.html
فصیح رامندی فاطمه، جعفری محمدجواد، صدیق زاده اصغر، خداکریم سهیلا، یوسفی حسین. طراحی و ساخت سیستم طبقه‌بندی ذرات آئروسل با استفاده از ویژگی تحرک الکتریکی. سلامت كار ايران. 1399; 18 (1) :18-31

URL: http://ioh.iums.ac.ir/article-1-2536-fa.html


سازمان انرژی اتمی ایران،پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی کشور، تهران، ایران ، asadigzadeh@aeoi.org.ir
چکیده:   (259 مشاهده)
 
مقدمه: استفاده از تحرک الکتریکی ذراتی که در میدان­ الکتریکی قرار می­گیرند بعنوان اساس کار دسته­ای از تجهیزات اندازه­گیری و طبقه­بندی ذرات همواره مورد توجه بوده است. از جمله این تجهیزات می­توان به سیستم­های تحلیل­گر دیفرانسیلی تحرک الکتریکی ذرات اشاره کرد. با استفاده از سیستم­های DMA تعیین اندازه، غلظت عددی و طبقه­بندی آئروسل­ها امکان­پذیر است. این مطالعه با هدف طراحی و ساخت سیستم طبقه بندی ذرات آئروسل با استفاده از ویژگی تحرک الکتریکی در مقیاس آزمایشگاهی انجام شد.
روش کار: این مطالعه تجربی در مقیاس آزمایشگاهی و در سازمان انرژی اتمی با همکاری دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی در سال 97-1396 انجام گرفت. به منظور طراحی و ساخت سیستم DMA از مبانی نظری حاکم بر شرایط عملیاتی سیستم DMA، نرم­افزار FORTRAN و برنامه Excel-2016 استفاده شد. نقشه های فنی قطعات تشکیل دهنده سیستم DMA و چیدمان آزمایشگاهی با استفاده از نرم افزار SOLIDWORKS-2017 ترسیم شد. به منظور بررسی عملکرد سیستم DMA، مجموعه­ای از تجهیزات آزمایشگاهی شامل، مولد ذرات، شمارنده ذرات، منبع تغذیه ولتاژ بالا و سیستم تامین جریان هوای پاک و خشک استفاده شد. پس از کالیبراسیون تجهیزات مورد استفاده، آزمایشات با تغییر شدت میدان الکتریکی در داخل سیستم جهت بررسی عملکرد آن در طبقه­بندی و توزیع اندازه ذرات، انجام گرفت. تجزیه و تحلیل آماری داده­ها با استفاده از نرم­افزار SPSS نسخه 22 و Excel-2016 انجام شد.
یافته­ها: طول ناحیه طبقه­بندی، قطر الکترود مرکزی و بیرونی این DMA بترتیب برابر با 160، 20 و 55 میلیمتر بود. الکترود بیرونی از جنس فولاد ضد زنگ و الکترود مرکزی از جنس مس بود. نتایج حاصل از بررسی کارایی سیستم DMA، نشان داد که کارایی آن در طبقه­بندی ذرات در محدوده 9/71 تا 4/92 درصد به ترتیب برای ذرات در دامنه 600-500 و 350-300 نانومتر می­باشد. نتایج حاصل از آزمایشات نشان داد در هر ولتاژ معینی، ذرات خروجی از سیستم DMA در دامنه بسیار کوچکی، حداکثر مقدار را داشته و از سایر ذرات بیشتر است. به عبارت دیگر، سیستم DMA در هر ولتاژ معین برای سایر ذارت مانند فیلتر عمل کرده و از دریافت و عبور آنها جلوگیری می‌کند، اما در همین حال به دامنه خاصی از ذرات اجازه خروج می‌دهد. به این ترتیب هر دامنه از اندازه ذرات در یک ولتاژ خاصی با حداکثر کارایی از سیستم DMA خارج شدند، بطوریکه این سیستم ذرات 300-260 نانومتر و ذرات بزرگ­تر از 2 میکرون را به ترتیب در ولتاژ 3 و 5/9 کیلوولت تفکیک می­نماید.
نتیجه­گیری: مطالعه حاضر به توصیف سیستم تحلیل­گر دیفرانسیلی تحرک الکتریکی جهت طبقه­بندی و تعیین توزیع اندازه ذرات پرداخته است. نتایج مطالعه حاضر نشان داد که سیستم DMA ساخته شده کارایی بالایی در تعیین توزیع اندازه ذرات در ابعاد 260 نانومتر تا 2 میکرون دارد. در این سیستم با دانستن پیک ولتاژ برای یک اندازه خاص از ذرات، می­توان توزیع اندازه ذرات مجهول را تعیین نمود. کارایی خوب و دامنه وسیع توزیع اندازه ذرات از قابلیت­های DMA طراحی شده در این مطالعه می­باشد.
متن کامل [PDF 1069 kb]   (151 دریافت)    
نوع مطالعه: پژوهشي | موضوع مقاله: پایش آلودگی هوا
دریافت: 1397/5/22 | پذیرش: 1398/4/10 | انتشار: 1400/1/17

فهرست منابع
1. 1. Weiling Li. Operation of differential mobility analyzers (DMAs): Department of environmental engineering.Washington University 2006.
2. Intra P, Tippayawong N. An overview of differential mobility analyzers for size classification of nanometer-sized aerosol particles. Songklanakarin J Sci Technol. 2008;30(2):243-56.
3. McMurry PH. A review of atmospheric aerosol measurements. Atmospheric Environment. 2000;34 (12):1959-99. [DOI:10.1016/S1352-2310(99)00455-0]
4. Alfarra M. Insights into atmospheric organic aerosols using an aerosol mass spectrometer: University of Manchester; 2004.
5. Bahrami A. Method of sampling and analysis of pollutants in air. Tehran: Fanavaran; 2015.
6. Zhang Y. Indoor air quality engineering: CRC press Boca Raton, FL; 2005.
7. Zhang S-H, Akutsu Y, Russell LM, Flagan RC, Seinfeld JH. Radial differential mobility analyzer. Aerosol Science and Technology. 1995;23(3):357-72. [DOI:10.1080/02786829508965320]
8. Myojo T, Ehara K, Koyama H, Okuyama K. Size measurement of polystyrene latex particles larger than 1 micrometer using a long differential mobility analyzer. Aerosol science and technology. 2004;38(12):1178-84. [DOI:10.1080/027868290901882]
9. Erikson HA. On the nature of the negative and positive ions in air, oxygen and nitrogen. Physical Review. 1922;20(2):117-26. [DOI:10.1103/PhysRev.20.117]
10. Erikson HA. On the effect of the medium on gas ion mobility. Physical Review. 1927;30(3):339-47. [DOI:10.1103/PhysRev.30.339]
11. Zeleny J. The distribution of mobilities of ions in moist air. Physical Review. 1929;34(2):310-34. [DOI:10.1103/PhysRev.34.310]
12. Chapman S. Carrier mobility spectra of spray electrified liquids. Physical Review. 1937;52(3):184-90. [DOI:10.1103/PhysRev.52.184]
13. Hewitt G. The charging of small particles for electrostatic precipitation. Transactions of the American Institute of Electrical Engineers, Part I: Communication and Electronics. 1957;76(3):300-6. [DOI:10.1109/TCE.1957.6372672]
14. Liu BY, Pui DY. On the performance of the electrical aerosol analyzer. Journal of Aerosol Science. 1975;6(3-4):249-64. [DOI:10.1016/0021-8502(75)90093-2]
15. Knutson E, Whitby K. Aerosol classification by electric mobility: apparatus, theory, and applications. Journal of Aerosol Science. 1975;6(6):443-51. [DOI:10.1016/0021-8502(75)90060-9]
16. Seto T, Nakamoto T, Okuyama K, Adachi M, Kuga Y, Takeuchi K. Size distribution measurement of nanometer-sized aerosol particles using DMA under low-pressure conditions. Journal of Aerosol Science. 1997;28(2):193-206. [DOI:10.1016/S0021-8502(96)00071-7]
17. Chapman SJ. Fortran 90/95 for scientists and engineers: McGraw-Hill, Inc.; 2003.
18. Fasih-Ramandi F. Construction feasibility study of a Differential Mobility Analyzer (DMA) for Nano particle size distribution measurement of aerosol [dissertation] 2018.
19. Graskow BR. Design and development of a fast aerosol size spectrometer:Ph.D. Thesis, University of Cambridge, UK. 2001.
20. Intra P, Tippayawong N. An electrical mobility spectrometer for aerosol size distribution measurement. Proceedings of International Conference on Technology and Innovation for Sustainable Development, Khon Kaen, Thailand, January. 2006(25-27):358-62.
21. Mulholland GW, Donnelly MK, Hagwood CR, Kukuck SR, Hackley VA, Pui DY. Measurement of 100 nm and 60 nm particle standards by differential mobility analysis. Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology. 2006;111(4):257-312. [DOI:10.6028/jres.111.022]
22. Winklmayr W, Reischl G, Lindner A, Berner A. A new electromobility spectrometer for the measurement of aerosol size distributions in the size range from 1 to 1000 nm. Journal of Aerosol Science.1991;22(3):289-96. [DOI:10.1016/S0021-8502(05)80007-2]
23. Stolzenburg M, Kreisberg N, Hering S. Atmospheric size distributions measured by differential mobility optical particle size spectrometry. Aerosol Science and Technology. 1998;29(5):402-18. [DOI:10.1080/02786829808965579]
24. Mulholland GW, Bryner NP, Croarkin C. Measurement of the 100 nm NIST SRM 1963 by differential mobility analysis. Aerosol Science and Technology. 1999;31(1):39-55. [DOI:10.1080/027868299304345]
25. Jung H, Mulholland GW, Pui DY, Kim JH. Re-evaluation of the slip correction parameter of certified PSL spheres using a nanometer differential mobility analyzer (NDMA). Journal of Aerosol Science. 2012;51:24-34. [DOI:10.1016/j.jaerosci.2012.04.005]
26. Fissan H, Hummes D, Stratmann F, Büscher P, Neumann S, Pui D, et al. Experimental comparison of four differential mobility analyzers for nanometer aerosol measurements. Aerosol Science and Technology. 1996;24(1):1-13. [DOI:10.1080/02786829608965347]
27. Yarahmadi R, Moradi GH, Sadighzadeh A, Rezaei Fard B, Bakand S, Farshad A. Qualitative and quantitative characteristics of airborne radioactive particles in the Tehran Research Reactor Iran Occupational Health Journal. 2012.
28. Moradi GR, Sadighzadeh A, Yarahmadi R, Bakand S, Farshad AA, Rzaiipour B, et al. Collection efficiency of ulpa filter operating on the removal of nano-sized aerosol particles. Iran Occupational Health Journal. 2013;10(2):1-1.

ارسال نظر درباره این مقاله : نام کاربری یا پست الکترونیک شما:
CAPTCHA

ارسال پیام به نویسنده مسئول


کلیه حقوق این وب سایت متعلق به مجله سلامت کار ایران می باشد.

طراحی و برنامه نویسی : یکتاوب افزار شرق

© 2021 CC BY-NC 4.0 | Iran Occupational Health

Designed & Developed by : Yektaweb