Противогазовая коробка для поглощения паров токсичных органических веществ из вдыхаемого воздуха

 

Использование: в противогазовых коробках и может быть использовано для защиты органов дыхания от воздействия вредных веществ. Сущность изобретения: противогазовая коробка для поглощения парав токсичных органических вещест из вдыхаемого воздуха содержит корпус и сорбент, причем в качестве сорбента используют эластичный пенополиуретан. 1 ил.,4 табл.

Изобретение относится к средствам для защиты оpгaнов дыхания, конкретно к противогазовым коробкам для поглощения паров органических веществ.

Защита органов дыхания от воздействия вредных веществ чаще всего осуществляется путем фильтрования вдыхаемого воздуха через противогазовую коробку с поглотителем вредных веществ, присоединенную к противогазу или респиратору. Современные фильтрующие противогазовые коробки обеспечивают надежную защиту благодаря использованию уникального сорбента -- активированного угля.

Однако при всех своих достоинствах противогазовые коробки, наполненные активированным углем, имеют и существенные недостатки: они обязательно содержат два фильтра (перед углем и после неге), которые препятствуют выделению угольной пыли из коробки. Эти фильтры увеличивают сопротивление коробки воздушному потоку. Сравнительно высокое сопротивление коробки воздушному потоку резко ухудшает условия труда в противогазе; они тяжелые, так как насыпная плотность угля довольно велика, а уменьшить сечение и толщину слоя угля нельзя из-за роста сопротивления воздушному потоку и уменьшения сорбционной емкости; после обработки сорбента коробку надо выбрасывать, потому что регенерация активированного угля у потребителя невозможна. Замена отработанного сорбента также невозможна в связи с трудностями при демонтаже и монтаже противопылевых фильтров; одноразовое применение коробок делает очень дорогим их использование в тех случаях, когда велика концентрация паров вредного вещества и потому срок работы коробки мал (обычные условия для химической промышленности).

Эти недостатки существующих противогазовых коробок следуют из свойств примененного в них сорбента активированного угля, их нельзя устранить изменением конструкции противогазовых коробок.

Все эти недостатки присущи широко применяемой в промышленности фильтрующей противогазовой коробке, принятой нами за ближайший аналог - прототип /1/.

В основу изобретения положена задача создать такую противогазовую коробку, которая позволила бы уменьшить сопротивление воздушному потоку.

Эта задача решается тем, что предлагается противогазовая коробка, включающая корпус и сорбент, в которой согласно изобретению в качестве сорбента используют эластичный пенополиуретан.

Наши опыты показали, что пенополиуретан (ППУ) способен сорбировать из воздуха пары самых различных органических веществ.

В табл. 1 указан привес образцов ППУ разного химического состава после пребывания в атмосфере насыщенного пара вещества в воздухе в течение 1 ч при комнатной температуре. Во всех случаях вещества легко и полностью десорбировались из ППУ после опыта при нахождении образцов на открытом воздухе. ППУ-ЭО-130 эластичный открытопористый ППУ на основе сложного и простого полиэфиров. ППУ-ЭО-140 эластичный открытопористый ППУ на основе двух видов простых полиэфиров.

Как видно из данных табл.1, сорбция зависит от химического состава ППУ и сорбируемого вещества. Значения величин сорбции достаточно велики. Сорбция паров веществ при их контакте с ППУ обусловлена физическим процессом абсорбции образованием "раствора" вещества в ППУ. Поэтому неудивительно, что она наблюдается для широкого круга органических веществ и является обратимой.

Ниже, в разделе "Примеры", описано проведение и результаты опытов в динамическом режиме, т.е. при пропускании потока воздуха, содержащего пары вещества, через слой ППУ. Для всех изученных веществ нейтральных (ацетон), щелочных (триэтиламин) и кислых (уксусная кислота, малеиновый ангидрид) - наблюдалось полное поглощение паров слоем ППУ в начальный период опыта.

Результаты опытов, приведенные в табл.4, пример 8, показали возможность простой регенерации ППУ. Эта операция не требует жестких условий и специального оборудования. Ее легко может провести пользователь противогаза.

Сопротивление ППУ воздушному потоку меньше, чем у активированного угля, что видно из данных измерений, приведенных в табл.2.

Благодаря этому, а также из-за исключения двух противопылевых фильтров, обязательных при использовании активированного угля, противогазовые коробки, наполненные ППУ, имеют значительно меньшее сопротивление воздушному потоку, чем коробки, наполненные активированным углем. Фактические данные, полученные нами при измерениях и приведенные в табл.3, подтверждают преимущества предлагаемой нами противогазовой коробки, наполненной ППУ. Хорошее защитное действие противогазовой коробки, наполненной ППУ, подтвердилось при испытании ее в реальных условиях (прим.13).

На чертеже схематически изображены различные варианты (А,Б,В) противогазовых коробок, наполненных ППУ.

Противогазовая коробка состоит из корпуса 1 с горловиной 2 для присоединения к лицевой маске или шлангу, крышки 3 c горловиной или отверстием 4 для поступления воздуха и разъемного соединения 5 крышки с корпусом (винтового или байонетного). При наличии аэрозольного фильтра 6 (вариант В) соединение корпуса и крышки уплотнено прокладкой 7. Внутри корпуса находится сорбентППУ 8, ограниченный перфорированными перегородками 9 (вариант А) или ребрами 10 (вариант Б).

Вдыхаемый воздух распределяется по всему сечению ППУ с помощью перфорированных перегородок или ребер. Проходя через ППУ, воздух очищается от паров органических веществ.

Особенностью противогазовой коробки, наполненной ППУ, является ее разборная конструкция, позволяющая легко заменить сорбент ППУ после того, как он отработается.

Если важно иметь минимальное сопротивление воздушному потоку, можно использовать в коробке ППУ, не сжимая его. В этом случае конструкция коробки должна обеспечивать отсутствие проскока паров вредных веществ между ППУ и корпусом коробки. В остальных случаях удобнее использовать сжатый ППУ.

Сжатие обеспечивается за счет тего, что исходный ППУ имеет больший диаметр и, как правило, большую толщину, чем ППУ, помещенный в коробку. Сжатие улучшает сорбционные свойства слоя ППУ, увеличивает массу ППУ в коробке. Одновременно увеличивается сопротивление воздушному потоку и возникают упругие силы, увеличивающиеся с ростом степени сжатия (степенью сжатия мы называем отношение объема ПЗУ в свободном состоянии к объему, занимаемому им в противогазовой коробке).

Использование тонких слоев сжатого ППУ позволяет уменьшить габариты коробки. Это важно, например, для фильтрующих патронов респираторов. Правильный выбор толщины слоя ППУ и степени сжатия его позволяет и в этом случае изготовить коробки с низким сопротивлением воздушному потоку.

Таким образом, предлагаемые противогазовые коробки, наполненные ППУ, полностью поглощают пары многих органических веществ и имеют низкое сопротивление воздушному потеку. ППУ дает большие возможности для создания новых конструкций противогазовых коробок, так как он не пылит, является мягким упругим материалом и легко перерабатывается в детали нужной формы. Противогазовые коробки, наполненные ППУ, могут быть очень легкими. Уменьшение времени защитного действия коробки в этом случае не имеет существенного значения, так как отработанный ППУ можно быстро заменять свежим, а затем при желании регенерировать. Сама коробка используется многократно.

Примеры 1 12. Сорбцию паров органических веществ в динамическом режиме изучали на лабораторной установке. Воздух поступал через склянку с фильтром для очистки от пыли и в некоторых опытах через склянку с аскаритом для поглощения углекислого газа. Он борботировал через исследуемое вещество или его раствор в нелетучем инертном растворителе. Далее воздух с парами органического вещества через каплеотбойник подавался к образцу ППУ и после него к поглотителю для контроля количества паров вещества, не поглощенных ППУ. Периодически через другой поглотитель отбирали пробы воздуха до образца ППУ. После поглотителей воздух поступал в аспиратор, с помощью которого создавали воздушный поток с заданным объемным расходом воздуха. По данным химических анализов определяли: C_о концентрацию паров вещества в воздухе до образца ППУ; С концентрацию паров вещества в воздухе после образца ППУ.

Из величин C_о и С вычисляли проскок паров вещества по формуле: Используя величины C_о и С, а также учитывая массу образца ППУ, объемный расход воздуха и время пропускания воздуха, вычисляли количество паров вещества, поглощенное ППУ до момента отбора пробы на анализ.

Химические анализы выполняли на спектрофотометре СФ-18 по известным санитарно-химическим методикам: ацетон определяли колориметрически при 593 нм по изменению окраски нейтрализованного индикатора "Бромфеноловый синий" за счет выделения кислоты при реакции ацетона с солянокислым гидроксиламином. Методика описана в книге Е.А.Перегуд и др. "Быстрые методы определения вредных веществ в воздухе", М. Химия, 1970, с.358. Чувcтвительность 6 мкг в пробе.

триэтиламин определяли колориметрически по изменению окраски нейтрализованного индикатора "Бромфеноловый синий", как описано выше. Чувствительность 6 мкг в пробе.

уксусную кислоту обнаруживали по обесцвечиванию слабо-розового раствора фенолфталеина. Чувствительность 10 мкг в пробе. Ее количество определяли титрованием 0,01н. раствором едкого кали по фенолфталеину. Углекислый газ, содержащийся в воздухе, мешает определениям. Его предварительно поглощали аскаритом.

малеиновый ангидрид определяли колорометрически при 520 нм путем получения окрашенного комплекса Fe³⁺ с гидроксамовой кислотой, полученной из пробы и спиртового раствора солянокислого гидроксиламина. Методика описана в книге Е.А.Перегуд "Санитарная химия полимеров", Л-д, Химия, 1967, с.153-155. Чувствительность 6 мкг в пробе.

Условия проведения опытов и их результаты сведены в табл.4. Как видно из этой таблицы, в начальном периоде всех опытов наблюдается полное поглощение паров органических веществ из воздуха с помощью ППУ. ТТТ1 ТТТ2 ТТТ3 ТТТ4

Формула изобретения

Противогазовая коробка для поглощения паров токсичных органических веществ из вдыхаемого воздуха, включающая корпус и сорбент, отличающаяся тем, что в качестве сорбента используют эластичный пенополиуретан.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7