Adsorbenter

Details

Last Updated: Monday, 07 March 2022 08:38

Published: Sunday, 21 November 2021 14:50

Vid adsorbentprovtagning av porgas för efterföljande laboratorieanalys måste en adsorbent som är lämplig för de flyktiga ämnen i porgasen som avses undersökas användas. Ibland kan flera olika adsorbenter behöva kombineras. Kontrollera med aktuellt laboratorium vilken adsorbent som är lämplig för respektive föroreningstyp samt rapporteringsgränser. För att kunna detektera och i möjligaste mån kvantifiera de ämnen som analyseras måste porgaspumpning via adsorbenten genomföras under ett lämpligt tidsintervall och med ett lämpligt flöde. En inledande mätning med PID, FID eller XSD kan användas för att bedöma detta tidsintervall. Tidsintervallet och flödet måste även meddelas laboratoriet för korrekt beräkning av föroreningshalten

Provtagning av porgas med adsorbent kan dels göra genom pumpning (aktiv provtagning) och genom att placera en provtagare nere i ett utrymme under en period så att adsorbenten därigenom exponeras för porgasen (passiv provtagning). 

Aktiv provtagning/pumpning genom adsorbent

För provtagning och laboratorieanalys av flyktiga ämnen i porgas kopplas den installerade provtagningsspetsen till en provtagningspump och porgas pumpas långsamt över ett adsorptionsrör. Val av adsorptionsrör anpassas för den analyt som är av intresse. För analys av lösningsmedel är adsorbentmaterialet som regel aktivt kol. Det är dock viktigt att observera att somliga leverantörer erbjuder olika typer av aktivt kol anpassade för en bred screening för många olika ämnen respektive andra för en riktad provtagning mot till exempel klorerade lösningsmedel. Under provtagningen bör adsorptionsröret skyddas från direkt solljus eftersom vissa analyter bryts ned av solljus samt att ett kraftigt uppvärmt adsorptionsrör har sämre förmåga att fånga analyterna.

Figur 1. Förseglat adsorbentrör för provtagning av flyktiga ämnen i luft. När provtagning ska genomföras bryts spetsarna på röret av så att luften kan passera genom röret. Strömningsriktning brukar vara markerad på röret med en pil. Källa: ALS Scandinavia

Eftersom kvantifieringen baseras på total analytmängd som adsorptionsröret ansamlat och total mängd porluft som pumpats är det viktigt att försöka uppskatta provtagningsflöde och provtagningstid så noggrant som möjligt. Om provpumpar hyrs in är de ofta förkalibrerade för att ge ett visst luftflöde men detta gäller för ohindrad pumpning och med ett visst motstånd vid pumpningen kommer det faktiska flödet att bli något lägre. En bättre noggrannhet uppnås om man med flödesmätare justerar pumphastighet för varje provpunkt i fält efter det att både provtagningsspets och adsorptionsrör har anslutits till pumpen.

Lämplig flödeshastighet för provtagning av porgas är som regel ca 100-250 ml/min men bör anpassas efter analyt och typ av adsorptionsrör. Högre flödeshastighet kan riskera analytförlust genom adsorptionsröret och att installationen inte klarar att hålla tätt mot inträngande atomsfärsluft. Lägre flödeshastighet har inga direkta nackdelar utöver att provtagningen tar lång tid att utföra för att uppnå önskad provvolym. Möjligen kan osäkerheten i uppmätt flöde vara större vid extra långsam pumpning och därmed få en större betydelse på den totala osäkerheten i kvantifieringen.

Provtagningstid bör anpassas så att önskvärd detektionsnivå uppnås. För att maximera möjlighet till detektion vid provtagning kan provtagningstid förlängas. Det kan även hävdas att en längre provtagning (större volym porluft) innebär att influensområdet som provet sägs representera maximeras. Vid trolig förekomst av betydande halter av förorening kan provtagningen med fördel kortas ned. Därmed minskas risken att luftkanaler med kontakt till markytan hinner etableras med resultat att provet späds ut med atmosfärsluft. Erfarenhet har visat att direkt fältmätning med portabel gaskromatograf, där enbart några få liter luft har omsatts före provtagning, resulterar i högre haltbestämningar jämfört med ett pumpat prov från samma provpunkt.

Fördelar:

• låg detektionsgräns,
• ackrediterade laboratorieresultat (vanligen),
• enkelt handhavande.

Nackdelar:

• tidskrävande vilket innebär att färre provpunkter kan provtas,
• dyrare analyser (jämfört med fältanalyser).

Passiv provtagning

En passiv provtagare utgörs av en enhet innehållande ett fast adsorbentmaterial (ofta granulärt). Enheten har öppningar eller ett membran som tillåter VOC att passera obehindrat och i en konstant hastighet. Någon aktiv pumpning av luft sker alltså inte utan provtagaren arbetar passivt. Själva provtagaren lämnas sedan in för analys på laboratorium för att fastställa hur av aktuella ämnen som fastlagts i provtagaren. Passiva provtagare kan delas in i två typer beroende på hur upptaget av VOC sker.

• Passive diffusion sampler - VOC diffunderar från omgivande luft och uppkoncentreras i adsorbentmaterialet, som har hög affinitet för just det sökta ämnet, tills det att jämvikt uppnås. Resultatet beskriver ett medelvärde av VOC i luften över provtagningstiden.

• Passive permeation sampler – VOC passerar genom ett hål-löst membran bestående av en polymer som tillåter passage av lösta gaser. När gasen passerat över membranet fångas den av adsorbentmaterialet på andra sidan. Membranets egenskaper styr passagen och upptagshastigheten är ämnesspecifik. Ackumulerad mängd analyt relateras till provtagningstid och ämnesspecifik upptagshastighet för att ge koncentrationen i omkringliggande luft.

Figur 2. Exempel på passiv provtagare.

Olika laboratorier erbjuder olika lösningar där en passiv provtagare installeras och lämnas i ett förborrat hål i jorden under en provtagningstid av vanligen 2-4 veckor. Används en passive diffusion sampler måste provtagningstiden vara tillräcklig för att jämvikt skall uppnås. Används en passive permeation sampler anpassas provtagningstiden för att ge tillräckligt låg detektionsgräns samt eventuellt för att representera provtagning vid varierande omgivningsförhållanden (väder). Provtagningen inleds så fort provtagaren tagits ur sin förpackning alternativ när den helförslutande korken byts ut mot den permeabla korken.

Installation i borrade hål och tätning av dessa innebär flera moment som kräver noggrannhet och praktisk vana. Det krävs även en del förberedelsetid för att ordna med tätande plaströr och andra lösningar som behövs för att; täta de övre delarna av det förborrade hålet, förankra den hängande provtagaren vid markytan, täta hålet vid markytan och markera provplatsens läge för att kunna återfinna provtagaren. Med en viss ”uppstartstid” kommer de passiva provtagarna bäst till sin rätt först då ett större antal provpunkter skall undersökas, kanske t.ex. i en rutnätsstrategi.

Fördelar:

• låg detektionsgräns,
• tidsintegrerad mätning som kan täcka över olika väderförhållanden,
• håller nere kostnader vid mätning i ett stort antal mätpunkter.

Nackdelar:

• kräver lite större noggrannhet och planering vid installation,
• ofta längre svarstider för laboratorieanalys,
• risk för skada eller förlust av provtagare till följd av t.ex. åverkan eller kraftigt regnväder.
• dyrare analyser (jämfört med fältanalyser).