CS271614B1

CS271614B1 - Personal dosimeter for dangerous gases' mean concentration measuring

Info

Publication number: CS271614B1
Application number: CS884136A
Authority: CS
Inventors: Jan Rndr Csc Michal
Original assignee: Jan Rndr Csc Michal
Priority date: 1988-06-15
Filing date: 1988-06-15
Publication date: 1990-10-12
Also published as: CS413688A1

Abstract

It is a device of cheap and simple construction whose length approximates zero in the direction of the diffusion flux. The insert piece with the absorptive medium is pressed to the lower cap of the dosimeter. The whole dosimeter is placed tight in the protecting cover with the lid.<IMAGE>

Description

Vynález se týká osobního dozimetrů pro měření průměrné koncentrace nebezpečných plynů v ovzduší, zejména oxidů dusíku.The invention relates to personal dosimeters for measuring the average concentration of dangerous gases in the atmosphere, in particular nitrogen oxides.

Již jsou známy metody, Jak stanovit obsah nebezpečných plynů v ovzduší, případně stanovit jejich průměrný obsah v pracovním prostředí v průběhu pracovní směny. Nejběžnější a také nejjednodušší z těchto metod Je stanovování nebezpečných plynů detekčními trubičkami. Z chemických metod je třeba se zmínit o ferometrické metodě stanovení oxidů dusíku činidlem NEDÁ /N-/1-methyl/-ethylendiamin dyhydrochlorid/, která ovšem předpokládá účinný a spolehlivý odběr vzorku ovzduší pro laboratorní zpracování, například do podtlakových vzornic, viz autorské osvědčení č. 245 837. Z fyzikálně-chemických instrumentálních metod je patrně nejexaktnější metoda stanovení oxidů dusíku metoda chemiluminiscenční.Jsqj již známa přenosná bateriová zařízení, pracující na tomto principu, ale jsou složitá a ná kladná. Jednodušší je princip elektrochemické cely, využívající procesu elektrochemické oxidace nebezpečných plynů. Na tomto principu existují lehké, malé a snadno přenosné bateriové přístroje, jejichž citlivost i přesnost stanovení koncentrace nebezpečných plynů, jako jsou např. oxid uhelnatý, oxid dusnatý, oxid dusičitý, oxid siřičitý apod., je pro provozní účely dostatečná. Pomocí výše uvedených metod a zařízení lze průměrnou koncentraci nebezpečných plynů v ovzduší stanovit obvykle pouze tak, že se měří skutečná koncentrace těchto plynů v pravidelných časových intervalech po celé sledované období a z naměřených hodnot se vypočte průměrná koncentrace za celé sledované období. Tyto přístroje jsou obecně velmi vhodné jako osobní dozimetr tehdy, pokud jsou vybaveny mikroprocesorem, umož ňujícím integraci měřených hodnot v rámci libovolně nastavitelného času. Potom jsou ale relativně drahé a zpravidla není možno vybavit jimi všechny pracovníky v ohrožených obla^.Methods to determine the content of hazardous gases in the air or to determine their average content in the working environment during a shift are already known. The most common and also the simplest of these methods is the determination of hazardous gases through detection tubes. The chemical methods include the ferometric method for the determination of nitrogen oxides by the reagent NEDÁ (N- (1-methyl) -ethylenediamine dyhydrochloride), which, however, requires effective and reliable air sampling for laboratory processing, for example in vacuum samples, see author's certificate no. 245 837. Of the physico-chemical instrumental methods, the chemiluminescent method is probably the most accurate method for the determination of nitrogen oxides. Portable battery devices that work on this principle are already known, but they are complex and costly. The principle of an electrochemical cell using the electrochemical oxidation process of dangerous gases is simpler. On this principle, there are light, small and easily portable battery instruments whose sensitivity and accuracy of determining dangerous gas concentrations such as carbon monoxide, nitric oxide, nitrogen dioxide, sulfur dioxide and the like are sufficient for operational purposes. Using the above methods and equipment, the average concentration of hazardous gases in the atmosphere can usually only be determined by measuring the actual concentration of these gases at regular intervals throughout the reference period and calculating the average concentration over the reference period. These instruments are generally very suitable as a personal dosimeter if they are equipped with a microprocessor allowing the integration of the measured values within an arbitrarily adjustable time. Then they are relatively expensive and as a rule it is not possible to equip them with all workers in the endangered areas.

těch.those.

Průměrnou koncentraci nebezpečných plynů v ovzduší za určitý časový úsek lze mnohem lépe a Jednodušeji stanovit pomocí známých pasivních dozimetrů, založených na principu di fuzního toku plynu tělem dozimetrů od jeho vrcholu, ústícího do měřeného prostředí, к jeho páté, kde je zajištěna nulová koncentrace měřeného média jeho spolehlivým jímáním vhodným způsobeni, např. sorpcí na aktivním uhlí, nebo rozpouštěním v triethanolaminu. Tato zařízení slouží к dozimentrii nejrůznějších škodlivých plynů, např. oxidu uhelnatého nebo oxidu dusnatého a dusičitého. Jejich nevýhodou je nevhodný tvar a manipulace, nutná pro vyhodnocení provedené zkoušky, viz např. dozimetr podle DOS 30 37 020 Al, DOS 30 12 380, nebo Am. Ind. Hyg. Assoc. J. 43 (8), 553 až 561 (1982). Navíc je funkce pasivních dozimetrů omezena platností teoretické závislosti, kterou je řízena. Je to známá rovnice nepřímé isothermálni difúze plynu 1 směsí plynů 1 a 2 o konstantním tlaku, odvozená z prvního Fickova zákona:The average concentration of hazardous gases in the air over a certain period of time can be much better and more easily determined using known passive dosimeters based on the principle of diffusion gas flow through the body of dosimeters from its peak to the measured environment to its fifth where zero concentration of the measured medium is ensured. by its reliable collection by suitable means, for example by sorption on activated carbon, or by dissolution in triethanolamine. These devices serve for the dosimetry of various harmful gases, such as carbon monoxide or nitric oxide and nitrogen dioxide. Their disadvantage is the unsuitable shape and manipulation required for the evaluation of the performed test, see for example a dosimeter according to DOS 30 37 020 A1, DOS 30 12 380, or Am. Indian. Hyg. Assoc. J. 43 (8): 553-51 (1982). Moreover, the function of passive dosimeters is limited by the validity of the theoretical dependency it controls. It is a known equation of indirect isothermal diffusion of gas 1 by a mixture of gases 1 and 2 of constant pressure, derived from the first Fick's law:

^ai = D₁₂dc₁/dz (1), kde J^ = molární tok plynu 1, D^₂ = difuzní koeficient plynu 1 plynem 2, = koncentrace difundujícího plynu 1 a z = délka ve směru difuzního toku. Z rovnice lze odvodit, že množství látky, zachycené zařízením za jednotku času je závislé na poměru velikosti plochy a délky difuzní zóny a že při extrémně nízkých hodnotách délky ve směru difuzního toku (z) by se množství zachyceného plynu blížilo к nekonečnu, což je vyloučeno. Ve skutečnosti se od teoretických hodnot výrazně liší i hodnoty získané experimentálně, a to i v oblastech běžně užívaných rozměrů pasivních dozimetrů. ^and i = D ₁₂ dc ₁ / dz (1), where J 1 = molar gas flow 1, D ₂ = diffusion coefficient of gas 1 with gas 2, = diffusing gas concentration 1 and z = length in the direction of diffusion flow. It can be deduced from the equation that the amount of substance captured by the device per unit of time is dependent on the ratio of the area to the length of the diffusion zone and that at extremely low values in the direction of diffusion flow (z). . In fact, values obtained experimentally also differ significantly from theoretical values, even in the areas of commonly used dimensions of passive dosimeters.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje osobní dozimetr podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že ve smyslu rovnice (1) se jeho délka ve směru difuzního toku blíží nule. Je složen z ploché mističky, na jejímž dně je uložena vložka se sorpčním médiem, např. tr iuthann) ainineiii pro případ měření průměrné koncentraci.· oxidů dusíku. Vložka jc ke dnuThe above-mentioned drawbacks are overcome by the personal dosimeter according to the invention, which is based on the fact that, in the sense of equation (1), its length in the direction of diffusion flow approaches zero. It consists of a flat plate on the bottom of which an insert with a sorbent medium is deposited, for example triuthannininineiii for the purpose of measuring the average concentration of nitrogen oxides. The insert is bottom

CS 271614 Dl mističky přitlačena těsně sedícím elementem, např. plochým mezikružím, jehož výška v optimálním případě nepřesahuje 1 mm. Aby bylo možno dozimetr upevnit na oděv a dobře uzavřít, vkládá se celý do těsné vytvarované mističky a uzavírá přiléhajícím víčkem. Všechny části dozimetru mohou být vyrobeny z plastu jako obrobek nebo výlisek. Rozměry dozimetru nejsou pro jeho funkci rozhodující, ale v zájmu dobré reprodukovatelnos11 výsledků měření a jejich korespodence s kalibračními vztahy je optimální plocha účinné sorpce 1 až 2 спЛCS 271614 The plate D1 is pressed by a tight-fitting element, eg a flat annulus, whose height preferably does not exceed 1 mm. In order to be able to attach the dosimeter to the garment and to close it properly, it is inserted completely into a tightly shaped cup and closed with an adjacent lid. All parts of the dosimeter can be made of plastic as a workpiece or molded part. The dimensions of the dosimeter are not critical to its function, but in the interest of good reproducibility11 of the measurement results and their correlation with the calibration relations, the optimum effective sorption area is 1 to 2 п

Osobní dozimetr podle vynálezu je v porovnání s dosud známými obdobnými zařízeními jednoduché a lehké konstrukce, manipulace s ním je snadná» Navíc je osobní dozimetr podle vynálezu citlivější, než známé pasivní dozimetry, což umožňuje stanovení škodlivin v nejnižších koncentracích a registraci i takových dávek, které leží hluboko pod jejich nej vyššími přípustnými koncentracemi. Tyto výhody umožňují jeho pravidelné používání i pro vysoký počet osob, např. v hlubinných dolech.The personal dosimeter according to the invention is, compared to previously known similar devices of simple and light construction, easy to handle »Moreover, the personal dosimeter according to the invention is more sensitive than the known passive dosimeters, allowing the determination of harmful substances at the lowest concentrations and lies far below their highest permissible concentrations. These benefits allow it to be used regularly even for large numbers of people, eg in underground mines.

Na výkresu je znázorněn příklad provedení osobního dozimetru podle vynálezu, kde na obr. 1 je svislý osový řez osobním dozimetrem podle vynálezu, přičemž jednotlivé jeho díly jsou od sebe odděleny, na obr. 2 je celkový pohled na odkrytý dozimetr při pracovní funkci. 'The drawing shows an exemplary embodiment of a personal dosimeter according to the invention, in which Fig. 1 is a vertical axial section of a personal dosimeter according to the invention, the individual parts being separated from each other; Fig. 2 is an overall view of the exposed dosimeter during operation. '

Do spodní misky dozimetru 4 jsou vloženy tri sítky 2 ^z polymerního materiálu, napuštěné sorpčním médiem a přitisknuté plochým mezikružím 2 ke dnu misky £. Dozimetr je vložen do vnější misky 5, na níž je na spodní straně nalepen suchý zip G_, jehož druhá část je připevněna na oděvu nebo na přilbě pracovníka. Dozimetr je uzavřen víčkem 2· ^K usnadnění otvírání a vyjímání dozimetru jsou těla misek opatřena rýhami.In the lower bowl of the dosimeter 4 are inserted three sieves 2 ^of polymeric material, impregnated with a sorption medium and pressed by a flat ring 2 to the bottom of the bowl 6. The dosimeter is placed in an outer bowl 5 on which a Velcro G is glued on the underside, the other part of which is attached to the wearer's clothing or helmet. The dosimeter is closed with lid 2 · Bowl bodies are grooved ^to facilitate opening and removal of the dosimeter.

Funkce osobního dozimetru podle vynálezu není vyhodnocována teoretickým vztahem, ale vyžaduje kalibraci dozimetru, nejlépe v prostředí jeho uvažovaného nasazení. Při stanovování oxidů dusíku je to požadavek obzvláště významný, protože je to směs nestálá a výrazně závislá na prostředí, ve kterém existuje. S osobním dozimetrem podle vynálezu se pracuje takto: Nejprve se v prostředí, ve kterém bylo bezpečně zjištěno, že neobsahuje sledovaný plyn, napojí sítky 2 sorpčním médiem, konkrétně při stanovování oxidů dusíku tím způsobem, že se namočí do směsi triethanolaminu a acetonu v poměru 1 : 1 a ponechají se na vzduchu asi 15 minut к opatření přítomného acetonu. Potom se sítky 2 vloží do spodní misky dozimetru 2 a přitisknou se plochým mezikružím 2· Dozimetr se vloží do vnější misky 2 a uzavře víčkem 2· ^v určeném okamžiku se víčko sejme a tím se uvede dozimetr do funkce. Po požadované době se dozimetr víčkem opět uzavře a dopraví se do laboratoře к vyhodnocení měření běžnými známými metodami.The function of the personal dosimeter according to the invention is not evaluated by a theoretical relationship, but requires calibration of the dosimeter, preferably in the environment of its intended application. In the determination of nitrogen oxides, this is a particularly important requirement because it is a volatile mixture and is highly dependent on the environment in which it exists. The personal dosimeter according to the invention is operated as follows: First, in a environment in which it has been safely found to be free of the gas of interest, the screens 2 are connected with a sorption medium, in particular for the determination of nitrogen oxides by soaking in triethanolamine : 1 and allowed to air for about 15 minutes to provide acetone present. Then the sieves 2 are inserted into the lower bowl of the dosimeter 2 and pressed against the flat ring 2. The dosimeter is inserted into the outer bowl 2 and closed with the lid 2 ^{at a} given moment the lid is removed to put the dosimeter into operation. After the required time, close the dosimeter with the lid and transport it to the laboratory for evaluation of the measurements by conventional known methods.

Claims

Personal dosimeter for measuring the average concentration of dangerous gases, in particular nitrogen oxides, using a cartridge with a sorption medium, characterized in that the cartridge with a sorption medium (3) is pressed against the lower bowl of the dosimeter (4) by means of the element (2). in a protective cover composed of an outer cup (5) and a cover (1), the length of the diffusion zone of the dosimeter being close to zero.