Public Lab Research note


Bucket Monitor Build: VVAMP

by sarasage with denissebn_06 | June 10, 2021 22:14 10 Jun 22:14 | #26745 | #26745

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The purpose of this research note is to further document the process of building a Bucket Air Quality Monitor (with pump) offered by Public Lab. The bucket monitor allows you to grab a sample of your surrounding air in a Tedlar bag, which then can be taken to a laboratory for further analysis.

Why this tool is special:

Most air monitoring devices record data from known pollutants. For example, if you would like to measure particulate matter because you live close to a freeway, you would buy an instrument that measures particulate matter, since it is a known pollutant near freeways.

In some cases, you may not know the composition of the air that you are breathing but would like to find out. One way to do this is via gas chromatography, a process that separates compounds in the air sample and identifies them individually. The results tell you what was in the air at that specific location and time, offering a chemical snapshot of the ambient air. This process can only be done in a laboratory, so samples must be taken in an airtight vessel so that the chemical snapshot is preserved.

Goal:

Our organization, VVAMP (Val Verde Monitoring Program), would like to find a reliable and affordable method to perform air grab samples. In the past, we rented SUMMA canisters, which are small vacuum chambers that draw in air when a valve is opened. SUMMA canisters are expensive to rent and are an ongoing cost that we would like to eliminate.


Materials needed

  • Public Lab Bucket Air Quality Monitor (with pump)
    • 30/8" polyethylene tubing (2 feet)
    • Battery-powered camping vacuum
    • 5L Tedlar bag (by SKC)
    • 3/16" stainless-steel plug
    • 3/16" stainless-steel bulkhead
    • 3/8" brass compression coupling
    • 18-20L clear food storage bucket & lid
    • Two 3/8" washers
    • One 1/2" washer
  • Sandpaper
  • Power Drill
  • 2 adjustable wrenches (or vice grips)
  • 3/8" drill bit
  • 9/16" spade bit
  • Dynaflex Sealant
  • 8 AA Batteries
  • Ruler or grid for measuring intake port image description

Optional Materials:

  • Disposable Gloves
  • Isopropyl alcohol (≥90% is best, but I used 70%)
  • Shop towels/paper towels
  • Cotton-tipped swabs
  • Sharpie

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Setting up the sample bag and tightening the ferrules:

The first step was disassembling the stainless-steel bulkhead into these 6 parts:

  1. Bulkhead threaded body (with fixed nut)
  2. End nut
  3. Loose nut
  4. Plug
  5. Front ferrule (inside end nut)
  6. Back ferrule (inside end nut)

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Next, I set aside the loose nut and the plug. I will use these later.

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After taking apart the bulkhead, I placed the end nut, back ferrule, and front ferrule around the tube on the sample bag as shown:

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Then I tightened the ferrule to the tube as follows:

I ensured I had correctly placed the ferrules and end nut in the correct order over the sample bag tube, then threaded the bulkhead (short side in) to the end nut.

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Using the adjustable wrenches, I tightened the end nut against the fixed nut. This process does take some strength, so use both wrenches to tighten the end nut. DO NOT overtighten or you will also compress the sample bag tube interior. (You can verify it has not been crushed by looking into the interior of the tube after the bulkhead body is removed).

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Once tightened, the ferrules and end nut are installed on the sample tube. I removed the bulkhead body by unthreading it. I will use the bulkhead body later.


Drilling the holes into the top of the bucket:

Now I will drill two holes into the top of the bucket. One hole is for the intake port and the other is for the outtake port.

Using a permanent marker, I made a mark approximately 2"-3" from the edge of the lid.

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Next, I made a hole for the intake port using the 3/8" drill bit at the mark.

I was careful not to over-drill or the resulting hole would have been too wide.

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Then I made a hole for the outtake port using the 9/16" spade bit and drill on the lid.

I placed mine opposite the intake porthole. This process was a bit tricky and required a little bit of force to make a clean hole. I turned the clutch all the way up on my drill, and started the hole on both sides, meeting in the middle. It helps if you can carefully place your weight on the lid while drilling.

The last step in this process is sanding the areas around the holes.

I sanded off the plastic burrs so that the subsequent washer could be placed flush against the lid. Sanding also allows for the caulking to adhere to the plastic surface.

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Setting up the intake port and attaching the bulkhead to the lid:

First, I gathered the bulkhead body, small washers, plug, and loose nut.

Next, I applied Dynaflex caulking to the perimeter of the 3/8" hole on the bottom side of the lid.

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Then I placed a small washer around the long side of the bulkhead body.image description

After that, I inserted the bulkhead body (with washer) into the 3/8" hole, long side up, and approached from the underside of the lid. The washer adhered to the caulking on the underside of the lid.

Next, I threaded the loose nut over the bulkhead body on the top side of the lid.

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I made sure to tighten the fixed/loose nuts using the 2 adjustable wrenches (or vice grips) until the fitting felt stable.

Afterwards, I cleaned up the residual caulking on the threads with isopropyl alcohol and a cotton swab.

Finally, I threaded the bulkhead plug over the end of the intake port.

The intake port is complete.

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Building the outtake port parts:

I started building the outtake port by disassembling the brass compression coupling and separated the nuts and sleeves.

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I discarded the extra nut and sleeve. I will only need one of each to set up the outtake port. I will also be using the large washer.

After that, I placed the brass nut and brass sleeve through the 3/8" tubing. Then, I set the end nut and tubing aside. This step requires a bit of strength. I used the surface of my desk to press the nut and sleeve through the tubing. Leave a small amount of tubing past the brass sleeve.

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Then I caulked the perimeter of the 9/16" hole on the top side of the lid.

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After that, I placed the washer on top of the caulking. I wiped the excess caulking from the edges using isopropyl alcohol and a cotton swab.

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Attaching the outtake port to the bucket lid:

This was the most difficult part of the build because my drilled opening walls were not perpendicular to the lid, so the coupling did not sit flush/flat and I could not get the threads to catch. (The spade bit was drilled through at a slight angle). To fix this, I tightened the nut against the fixed nut to compress any plastic burrs that did not come off with sandpaper. I also used a small file to straighten the drilled hole, making sure not to widen the drilled hole.

While holding the lid right-side-up, I threaded the brass coupling through the drilled hole, approaching from the underside of the lid.

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I then cleaned off the excess caulking around the washer and coupling threading with isopropyl alcohol and cotton-tipped swabs.

Using the tubing assembly that was set aside in a previous step, I threaded its end nut to the brass outtake port to the top side of the lid.

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Lastly, I ensured the connections were tight on the outtake and intake ports, using the adjustable wrenches to secure the loose nuts against the fixed nuts on the underside of the lid.

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The bucket assembly then dried overnight.

I propped up the polypropylene tubing against a stack of books while it dried. I did not want the weight of the tubing to compromise the seal while the caulking was curing.


Final Steps:

  1. I threaded the nut on the Tedlar bag over the stainless-steel intake port to the underside of the lid.
  2. Next, I placed the lid on top of the bucket, making sure the Tedlar bag was not crushed.
  3. I inserted 8 AA batteries into the air pump.
  4. Lastly, I attached the air pump to the polyethylene tubing.

The Bucket Air Quality Monitor is ready for use!


Comments:

  • Reading different builds of the Bucket Air Quality Monitor was useful before assembly:
  • Vice grips would have made the tightening process easier. I am not very physically coordinated and the adjustable wrenches kept slipping out of place.
  • I had a bit of trouble cleaning the caulking off the coupling threading because the instructions state the caulking should be applied first. I wonder if it would be best to dry fit the coupling in place before applying the caulking -- or to install the caulking on the washer directly.
  • Isopropyl alcohol is an especially useful solvent and will clean off excess caulking, which does not come off with soap.
  • Perhaps an extra bulkhead would be useful to include so that subsequent sample bags can be fitted with the spare bulkhead instead of using the bulkhead in place on the lid. (I ordered a spare bulkhead for this).
  • The instructions do not state that the plug should be placed on the bulkhead after the intake port assembly. The step is necessary to keep the seal.
  • Tedlar bags may need to be flushed with nitrogen or purified air before use if you are testing for low concentrations, at the level of ppb, for example. SKC, the manufacturer of the Tedlar bags, has a helpful support staff who can answer your questions if you believe flushing the bag is necessary. They say they take extra steps in the factory to ensure the bags are clean and sterile for use.
  • Maintaining a small supply of extra ferrules and stainless steel ⅜" end nuts is helpful when setting up new Tedlar sample bags.
  • Do not overinflate the Tedlar bag (as you would a balloon). Ideal inflation does not exceed 80%.
  • Keep these links handy:

Construcción de la "Cubeta" para monitorear calidad de aire: VVAMP

El propósito de esta nota de investigación es para documentar el proceso de construcción de la "cubeta" de monitoreo de calidad de aire (con bomba) ofrecida por Public Lab. La Cubeta de monitoreo te permite tomar una muestra del aire de tu alrededor en una bolsa "Tedlar", que luego puede ser llevada a un laboratorio para análisis.

Porqué esta herramienta es especial:

La mayoría de los dispositivos de monitoreo de aire graban datos contaminantes conocidos. Por ejemplo, si quieres medir material particulado porque tu vives cerca de una carretera, comprarías un dispositivo para medir material particulado, ya que es un contaminante que se sabe que está presente cerca de las carreteras.

En algunos casos, quizá no sepamos la composición del aire que estamos respirando, pero nos gustaría saber. Una manera de hacer esto es a través de la cromatografía de gases, el cual es un proceso que separa compuestos de la muestra de aire e identificada cada compuesto individualmente. El resultado te dice cómo era el aire en un lugar y tiempo determinado, ofreciendo una foto instantánea de los químicos en el aire ambiental. Este proceso solo se puede hacer en el laboratorio, las muestras deben ser tomadas en un recipiente hermético para que la foto instantánea de químicos esté preservada.

Objetivo:

A VVAMP le gustaría encontrar un método confiable y accesible económicamente para tomar muestras de aire. En el pasado rentamos botes SUMMA, que son pequeñas cámaras de vacío que aspiran el aire cuando se abre una válvula. Los botes SUMMA son costosos de rentar y son un costo recurrente que nos gustaría eliminar.


Materiales:

  • La cubeta de monitoreo de aire de Laboratorio Publico (con bomba)
    • 3/8" tubo de polietileno (2 pies)
    • Aspiradora portátil de batería.
    • Bolsa de Tedlar de 5L (por SKC)
    • Unión recta pasamuros Swagelok de Acero inox., 3/16 pulg.
    • Pieza exterior hexagonal rosca enchufe de tubería hembra de acero inoxidable 3/16"
    • Acople de compresión de latón de 3/8"
    • Cubeta contenedora de comida transparente con tapadera 18-20L
    • Dos arandelas planas 3/8"
    • Una arandela plana 1/2"
  • Papel lija 150
  • Taladro eléctrico
  • Dos tenazas de presión o llaves ajustables
  • Broca de 3/8"
  • Broca plana de 9/16"
  • Sellante marca Dynaflex
  • 8 baterías doble AA
  • Regla o plástico de cuadrilla para medir el puerto de entrada

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Materiales Opcionales:

  • Guantes desechables
  • Alcohol isopropílico (≥ 90% es mejor, pero yo use 70%)
  • Toallas de papel Toallas "Shop"
  • Hisopos con punta de algodón
  • Marcador permanente Sharpie image description

Configuración de la bolsa de muestras y apretar las férulas.

El primer paso fue desarmar la unión recta de pasamuros en sus 6 partes.

  1. Cuerpo del pasamuros (rosca fija)
  2. Rosca final
  3. Rosca suelta
  4. Enchufe/penco/tapón/macho
  5. Férula delantera (rosca de extremo interior)
  6. Férula trasera (rosca de extremo interior)! image description

Después, coloque a un lado la rosca suelta y el enchufe/penco/tapón/macho. Los usaré luego.

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**Luego separé el cuerpo del pasamuros, puse la rosca final, la férula trasera, y la férula delantera alrededor del tubo en la bolsa de muestras como se muestra a continuación: **

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Luego, apriete la férula con el tubo de la siguiente manera:

Me asegure que había colocado correctamente las férulas y la rosca final en el orden correcto sobre el tubo de la bolsa de muestra, luego enrosque el cuerpo pasamuros (el lado corto hacia adentro) a la tuerca del extremo.

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Usando las tenazas ajustables, apriete la rosca final en contra de la rosca fija. Este proceso requiere algo de fuerza, así que utiliza las dos tenazas para aprender la rosca final. NO apriete demasiado o también compartirá el interior del tubo de la bolsa de muestra. (Puedes verificar que no se haya aplastado mirando el interior del tubo después de retirar el cuerpo del pasamuros).

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Una vez apretado, las férulas y la rosca final instalados en el tubo de muestras. Yo removí el cuerpo del pasamuros desenroscando. Usaré el cuerpo del pasamuros más tarde.-><-


Perforando los agujeros en la parte superior del balde.

Perforando los agujeros en la parte superior del balde. Ahora perforaré dos agujeros en la parte superior del balde. Un orificio es para un puerto de entrada y el otro es para un puerto de salida.

Usando un marcador permanente, marqué aproximadamente 2"-3" de la orilla de la tapadera.

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Después, hice un orificio para el puerto de entrada usando la broca de 3/8" en la marca. Tuve cuidado de no perforar demasiado sino que el agujero resultante habría sido demasiado ancho.

Luego hice un agujero para el puerto de salida usando la broca de pala de 9/16" y taladre la tapadera.

Coloqué el mío frente al orificio de entrada. Este proceso fue un poco complicado y requirió un poco de fuerza para hacer un agujero sin defectos. Giré el embrague completamente hacia arriba en mi taladro y comencé el agujero en ambos lados, encontrándome en el medio. Ayuda si puedes colocar con cuidado tu peso sobre la tapa mientras perforas.

**El último paso de este proceso es lijar las áreas alrededor de las perforaciones. **

Lijé los pelitos del plástico alrededor de los orificios de modo que la arandela plana adyacente pueda colocarse al ras contra la tapa. El lijado también permite que el sellante se adhiera fácilmente a la superficie del plástico.

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Configurando el Puerto de entrada del cuerpo pasamuros a la tapa y al sellante.

**Junte el cuerpo pasamuros, arandela plana pequeña, Enchufe/penco/tapón/macho, y la rosca suelta. **

Luego, aplique el sellante en el perímetro del orificio de 3/8" en lado de abajo de la tapadera.

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Tome la arandela plana pequeña alrededor del lado largo del cuerpo de pasamuros.

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Después, inserte el cuerpo del pasamuros (con la arandela plana) en el orificio de 3/8", con el lado largo hacia arriba, y aproximándome desde la parte inferior de la tapa. La arandela se adhirió en la parte inferior de la tapa con el sellante.

A continuación, enrosqué la tuerca suelta sobre el cuerpo del pasamuros, en la parte superior de la tapa.

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Me aseguré de apretar las tuercas fijas/sueltas con las dos llaves ajustables hasta que se sintiera estable.

Luego, limpié el sellador residual de las roscas con alcohol isopropílico y un hisopo.

Finalmente, enrosqué el enchufe/penco/tapón/macho del cuerpo del pasamuros sobre el extremo del puerto de admisión.

_De esta manera el puerto de entrada está completo. _ image description


Construyendo las partes del puerto de salida.

Empecé a construir el puerto de salida, desarmando el acople de compresión de latón y separando las tuercas y las mangas.

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Descarte una tuerca y manguito extra. Solo necesitaré uno de cada uno para instalar el puerto de salida. También usaré la arandela plana grande.

**Después de eso, coloqué la tuerca de latón y el manguito de latón a través del tubo de 3/8". Luego, deje la tuerca del extremo y tubo a un lado. ** _Este repaso requiere un poco de fuerza. Use la superficie de mi escritorio para presionar la tuerca y la manga a través del tubito. Dejé un poco de tubo más allá de la manga de latón. _

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Luego, sellé el perímetro del orificio de 9/16" en la parte superior de la tapa.

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Después de eso, coloqué la arandela encima del sellador. Limpié el exceso de sellador de los bordes con alcohol isopropílico y un hisopo.

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Fijando el puerto de salida a la tapa del balde.

Esta fue la parte más difícil de la construcción porque las paredes de la abertura perforada no eran perpendiculares a la tapa, por lo que el acoplamiento no quedó al ras/ plano y no pude hacer que las tuercas se engancharon. (La broca de pala, taladro en un ligero ángulo). Para solucionar esto, apriete la tuerca contra la tuerca fija para comprimir las rebabas/ pelitos de plástico que no se desprendieron con el papel lija. También utilicé una lima pequeña para enderezar el agujero perforado, asegurándose que no ensancharlo.

Mientras sostenía la tapa con el lado derecho hacia arriba, enrosqué el acoplamiento de latón a través del orificio perforado, acercándome desde la parte inferior de la tapa.

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Luego limpié el exceso de sellante alrededor de la arandela plana y el acoplamiento de latón con alcohol isopropílico y los hisopos.

Usando el conjunto de tubería que se dejó a un lado en el paso anterior, enrosqué la tuerca del extremo en el puerto de salida de latón en el lado superior de la tapa.

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Por último, me aseguré de que las conexiones estuvieran apretadas en los puertos de salida y entrada, usando las llaves ajustables para asegurar las tuercas sueltas contra las tuercas fijas en la parte inferior de la tapa.

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Ensamblaje de la cubeta y secado durante la nota.

Apoyé el tubo de polipropileno contra una pila de libros mientras se secaba durante la noche. No quería que el peso de la tubería comprometa el sello mientras se curaba el sellador.


Pasos finales:

  1. Enrosqué la tuerca de la bolsa Tedlar (Bolsa para muestra de aire) sobre el puerto de entrada de acero inoxidable hasta la parte inferior de la tapa.
  2. Después, puse la tapadera en la parte superior de la cubeta, asegurándome que la bolsa Tedlar no se estrujará o aplastará.
  3. Inserte las 8 baterías doble AA en la bomba de aire.
  4. Finalmente, conecté la bomba de aire al tubo de polietileno.

¡LA CUBETA DE MONITOREO DE CALIDAD DE AIRE ESTA LISTA PARA USARSE!


Comentarios:

  • Leer de sobre otras construcciones de la cubeta para monitoreo de la calidad de iré fue útil antes de empezar mi propia construcción:
  • Tenazas de presión o mordazas habrian facilitado el proceso de apriete. No soy una persona muy coordinada y las tenazas ajustables se salían de su lugar.
  • Tuve problemas para limpiar el sellador de la rosca del acoplamiento porque las instrucciones dicen que el sellador se debe aplicar primero. Me pregunto si sería mejor colocar en seco el acoplamiento en su lugar antes de aplicar la masilla, o instalar la masilla en la arandela directamente.
  • El alcohol isopropílico es un solvente especialmente útil y limpiará el exceso de calafateo, que no se desprende con jabón.
  • Quizás sería útil incluir un cuerpo pasamuros adicional para que las bolsas de muestras posteriores se puedan colocar con el cuerpo pasamuros de repuesto en lugar de utilizar el cuerpo pasamuros en su lugar en la tapadera. (El cuerpo pasamuros que pedí fue con este propósito).
  • Las instrucciones no establecen que el Enchufe/penco/tapón/macho deba colocarse en el cuerpo pasamuros después del ensamblaje del puerto de entrada. El paso es necesario para mantener el sello.
  • Es posible que sea necesario lavar las bolsas Tedlar (bolsas de muestra) con nitrógeno con aire purificado antes de usarlas si se está probando concentraciones bajas, de nivel ppb, por ejemplo. SKC, el fabricante de las bolsas Tedlar, cuenta con un personal de apoyo útil que puede responder sus preguntas si cree que es necesario limpiar la bolsa. Dicen que toman medidas adicionales en la fábrica para garantizar que las bolsas estén limpias y esterilizadas para su uso.
  • Mantener un pequeño suministro de férulas adicionales y tuercas de extremo de 3/8" de acero inoxidable es útil al instalar nuevas bolsas de muestras Tedlar.
  • No infle demasiado la bolsa de Tedlar (como lo haría con un globo). La inflación ideal no supera el 80%.
  • Ten estos enlaces a mando, son muy útiles:

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