压缩空气污染物的取样和测试
根据压缩空气和气体研究所(CAGI)和国际标准化组织(ISO)的说法，压缩空气中的三种主要污染物是固体颗粒、水和油。CAGI通过各种教育工具促进空气压缩机的正确使用，而ISO 8573针对压缩空气纯度和测试方法的非常特定的领域，这篇文章将讨论。微生物也被认为是CAGI的一种主要污染物，但在本文中将不进行讨论。
ISO 8573由九个部分或章节组成，涉及压缩空气。ISO 8573-1是提供污染物和纯度等级的主要部分。其他八节介绍各种污染物的取样技术和分析方法。讨论的每种污染物都将参考相应的ISO 8573章节以及当前版本日期。
按照ISO 8573-4:2001的粒度测试
根据选定的纯度等级，按尺寸或质量进行颗粒测试。根据ISO 8573-4:2001，该试验确定了规定尺寸范围内固体颗粒的数量。并非ISO 8573-4中讨论的所有方法都适用于所有尺寸范围。方法的选择取决于所需的颗粒纯度等级。
ISO 8573-1:2010规定了三种粒径范围:0.1至0.5微米，0.5至1.0微米，1.0至5.0微米。每立方米允许的最大颗粒数因纯度级别而异。该规范不允许1到5级纯度的颗粒大于5微米。
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在2010版ISO 8573-1中，颗粒尺寸和最大颗粒数量与当前过滤器制造商的能力相协调。这种协调创造了一种有效的方法，用于在最终用户、过滤器和压缩机制造商以及测试实验室之间传达压缩空气系统的要求。
粒子测试的不同方法
激光粒子计数器：激光粒子计数器（LPC）是一种高性能、灵敏的电子仪器，是测定1级和2级颗粒纯度的所有三种颗粒尺寸范围的极好方法。LPC提供快速、现场颗粒测定。操作简单，每个样品通常需要10分钟。许多型号都有可打印胶带和/或e将数据下载到计算机或USB闪存驱动器的能力。虽然LPC的成本很高，但如果只在不频繁的基础上采集少数样本，则LPC可能非常有用，当存在颗粒污染问题时。并非所有LPC都包括ISO 8573-1中规定的范围。
由于LPC可用于多个位置快速取样，并获得现场测试结果，是一种优秀的故障排除设备。我们已经有客户将颗粒污染源确定为阀门和过滤器外壳、软管、分配管道和塑料或金属配件中的o形环。在大多数情况下，污染不是取样过程的一部分，而是实际生产过程的一部分。
Trace有一个租赁程序，包括必要的校准文件，简化的采样说明，和一个高压扩散器，以防止损坏采样器。取样程序包括背景测试和油管背景测试。这保证了取样器在对压缩空气出口取样之前是正确操作的。
LASAIR II-110是由粒子测量系统公司制造的，当遇到污染问题时是一个有用的工具。照片来源:Trace Analytics, LLC
使用显微镜进行过滤收集：也可以使用合适支架中的网格膜对颗粒进行取样，并使用光学显微镜进行分析。全流量取样可与此类取样设备一起使用。对于1级和2级颗粒纯度，该方法无法测量0.1至0.5微米的颗粒最小范围。
ISO 8573-4描述了插入管道以捕获样本的取样探头。为了避免进入实际管道并执行确保等速采样（产品和样品流之间的线性流速匹配）所需的步骤的必要性，Trace的空气检查™ 套件在使用点连接，允许以代表其在制造过程中的使用方式对压缩空气的质量进行取样。
Trace的分析方法需要12000升压缩空气才能满足1级要求。根据采样出口处的可用压力和流速，采样可能需要两个或更多小时才能采集。所有其他纯度等级要求1200升或更少的空气量，采样时间仅为12分钟或更少。
使用光学显微镜对样品进行分析。该方法耗时费力，但如果由认可的实验室执行，该方法将为客户提供第三方ISO 17025认可的实验室报告。在某些情况下，可以确定存在的颗粒类型的有用信息。样品重量轻且容易可在全球范围内运输。此外，样品可无限期保存，以便通过显微镜或其他更具体的技术进行重新分析。
显微镜通常用于颗粒测定。图片来源：Trace Analytics，LLC
ISO 8573-4中提到的其他颗粒测定方法不在本文讨论范围内。它们包括缩合核计数，微分迁移率分析和扫描迁移率颗粒大小。这些技术通常必须在现场进行，可能比过滤器取样复杂得多。此外，它们可能不能提供易于转换为标准所使用的单位的结果。
根据ISO 8573-8:2004，按质量浓度计算的固体颗粒含量
颗粒纯度等级6、7和X通常用于工业工具和由通用过滤器过滤空气的气动和操作机器。这些类别的分析仅按质量指定粒子的质量浓度。未确定颗粒大小或数量。结果报告单位为mg/m3.．
用于收集样品的方法类似于膜方法，不同之处在于必须在使用之前记录膜的重量，然后在收集样品后重新称重。这种重量分析方法必须考虑到可能存在的温度，压力，水蒸气和其他污染物的影响。
压缩空气系统的粒子采样提示
无论何时从压缩空气出口取样，都必须确保取样过程本身不会造成污染。使用点和取样设备之间的连接应短而直，并由不锈钢制成，无弯头、三通、阀门或死端。这样可以在多个样本之间轻松清洁。直线连接非常重要，以免在采样前丢失或捕获颗粒。
请注意，使用快速断开接头、阀门、仪表或任何带有O形圈的部件可能会导致零星微粒污染。当试图达到颗粒纯度等级1的下限时，这一点尤为重要。使用高纯度阀门和配件以及取样装置，以确保符合低颗粒要求（如1级）可能是有益的。
当不能使用不锈钢时，指定具有低颗粒脱落特性的挠性管。粒子测量系统公司（LASAIR®II-110激光粒子计数器制造商）按优先顺序提供以下首选管材类型列表：不锈钢、导电聚合物、聚酯、乙烯基（如果增塑剂不干扰）、聚乙烯、铜、玻璃、特氟隆和铝。
还应注意避免或尽量减少管道中颗粒的损失。尽可能保持弯管最小，并将管子平放，弯管半径/内曲率不得小于6英寸。(1)
根据ISO 8573-3:1999进行水蒸气试验
ISO 8573-3描述了测量水蒸气的几种方法、不确定度水平和检测范围。按优先顺序列出的方法。第一层方法包括湿度计，如干湿球温度计、冷却镜（冷凝）第二种方法包括化学反应，如探测管和光谱学。
空气压缩机系统通常有一个永久的固定支架可提供整个系统各点露点的湿度计．
其他湿度计更适合在实验室使用，因为费用昂贵或缺乏便携性。有许多湿度计可供选择，从不灵敏、便宜到非常精确、昂贵的型号。选择湿度计有多个关键点：
- 它必须覆盖规范要求的范围。
- 它必须能够被校准。
- 应了解所需水平的测量精度和精密度。
- 它必须具有适合从加压气流中取样的能力。
手持式便携式湿度计用于测量压缩空气中的露点，比1999年编写ISO 8573-3时更容易获得。检测管是测定冷冻或干燥剂干燥系统近似露点的最便宜、便携式方法。当然没有校准湿度计准确，探测管仍然可以提供足够的信息，以符合ISO 8573的水纯度等级。有几个化学反应管制造商和取样装置使用检测管。通常，这需要已知数量的压缩空气以特定流速流过管道。空气样品中的水蒸气与试管中的化学品之间会发生颜色变化或化学反应。这将由染色长度表示，可使用检测管上打印的刻度读取。正常取样时间在2.5到12.5分钟之间变化，具体取决于检测管类型、安装的干燥器类型和纯度水平。
照片来源:Trace Analytics, LLC
水取样提示
为防止环境水分渗入压缩空气样品流的干扰，选用不透水的材料，如抛光不锈钢或聚四氟乙烯。避免使用吸湿材料，如橡胶，因为这些材料可以让周围的湿气渗透到管道和影响结果。使用抛光或电抛光不锈钢是重要的，以防止任何水收集在取样装置的内表面。
取样装置和取样出口之间的任何类型的连接应短、直且无死端。通过限制弯头、三通和阀门，避免泄漏的可能性。
全油测试
有很多不同的词来描述石油。举几个例子，常见的术语包括冷凝碳氢化合物、油雾、油气溶胶、油蒸气、总气态碳氢化合物和总挥发性碳氢化合物，还有很多。油气溶胶通常被称为浓缩碳氢化合物或油雾，其限值/结果以毫克/立方米（mg/m）表示3.).油蒸气或气态碳氢化合物通常以百万分之几（ppm）表示。ISO 8573-1结合了油气溶胶和油蒸汽的总油量，报告为mg/m3.．
ISO 8573有一些定义，有助于明确哪些碳氢化合物需要测试:
- 油：由六个或六个以上碳原子组成的碳氢化合物的混合物(C6+)
- 油气溶胶：悬浮在气体介质中的液态油混合物，具有可忽略的下降速度/沉降速度
- 有机溶剂：下列已确定基团的混合物或组合:醇类、卤化烃类、酯类、酯类/醚类醇类、酮类和芳香族/ α族烃类
- 壁流：不再悬浮在管道气流中的液体污染物比例
根据ISO 8573-2:2007进行油气溶胶试验
ISO 8573-2描述了收集油气溶胶和油液样品的方法A和方法B。8573-5中讨论了油蒸气。方法A用于存在严重污染水平、存在壁流且污染水平在1 mg/m之间的取样3.和40毫克/米3.液体油由两个高效聚结过滤器收集（一个为备用过滤器）。典型测试时间为50至200小时。
方法B包括两种单独的技术——B1用于全流取样，B2用于分流取样。这两种技术都适用于0.001和10 mg/m之间的油污染水平3.. 典型测试时间为2分钟至10小时，具体取决于流速、可用压力和油纯度等级限制。
一般来说，取样程序包括阀门、膜支架以及测量流速、温度和压力的能力。三个高效膜堆叠在膜支架内。膜的表面质量必须为80至100 g/m2.，粒子穿透率<0.0005%，并具有坚固的支撑底座。此外，方法B2使用直取样探头在等速条件下进行分流取样。必须改变分配管道，以允许插入探头，同时保持相同的速度条件。
Trace使用采样方法B1，因为它侵入性较小，可以在不同的使用点使用。要求最小空气量为5000升，以满足0.01 mg/m的1级纯度水平3.．其他纯度课程需要500升空气或更少的空气。
ISO 8573-2中的分析方法要求使用未指定的溶剂溶解膜上的油，并通过红外光谱法对所得溶液进行分析。Trace的分析技术通过使用预称重膜重量测定油。取样后，对膜进行称重，用正戊烷萃取，然后重新称重盖德。
根据ISO 8573-5:2001进行油蒸气和有机溶剂含量测试
本节规定了在木炭管上收集由六个或六个以上碳原子（C6+）的碳氢化合物组成的油蒸汽。油蒸汽分析仅适用于1类和2类。
主要分析方法是通过气相色谱法测定0.001 mg/m范围内的蒸汽含量3.到10毫克/米3.．化学指示管只能作为初步方法使用(它们缺乏低水平定量所需的敏感性和特异性)。由五个或五个以下碳原子组成的较轻碳氢化合物不包括在总石油纯度类别中。这些较轻的碳氢化合物——以及其他气体，如一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫和二氧化氮——在第8573-6节气态污染物内容中有涉及。对于这些其他气体，没有确定的ISO 8573纯度等级或限制。
再次，取样程序需要一个取样探头，这次安装在一个装满椰子炭的不锈钢提取管中。附录A中所述的取样程序包括安装在不锈钢木炭填充管前面的膜支架、压力和温度计、阀门和流量计。在这种情况下，薄膜保护碳管免受气溶胶污染。
Trace使用市售的玻璃碳管。与实验室制备的试管相比，这些试管具有成本较低、污染水平较低的优点。
机油取样提示
油气溶胶和蒸汽的测定水平非常低。因此，清洁、无油的配件对于真正确定空气污染至关重要。配件中的少量碳氢化合物污染足以在碳管上产生不可接受的高水平油蒸汽（OV）。压力不应突然下降，以避免损坏膜。内管直径应恒定且无缝隙，球阀上的孔尺寸应与管道尺寸相匹配，以避免油损失。
过滤器盒保持三层膜用于油气收集和木炭管收集油蒸汽。照片来源:Trace Analytics, LLC
避免使用含有溶剂的清洁剂，因为溶剂会影响样品的碳氢化合物含量。溶剂可以在o形环和配件中停留很长时间，所以只能使用非C6+的溶剂。并且，像往常一样，确保空压机进口不位于C6+材料的来源附近，如清洗槽、溶剂废物罐、加工溶剂/材料或其他碳氢化合物的环境来源。
如果预计环境空气或工艺空气中存在大量化合物，最好让实验室使用气相色谱/质谱进行OV分析，这是一种很容易区分OV和其他化合物的技术。这些其他化合物可以单独报告，因此不会像使用非特异性检测器（如火焰离子化检测（FID））的气相色谱法那样影响OV水平。
有关更多信息，请联系Ruby Ochoa，电话：（512）263-0000分机4，电子邮件：CDATest@AirCheckLab.com，或参观AirCheckLab.com．
欲了解更多有关食品级空气的信息，请访问www.ghtac.com/standards/food-grade-air．
参考
（1） 粒子测量系统公司，《粒子计数器和粒子计数基本指南》，www.pmeasuring.com。
（2） 以上引用的ISO 8573规范受版权保护，可在以下网址在线购买：http://webstore.ansi.org/．
