Фильтрующий элемент
Владельцы патента RU 2317133:
Открытое акционерное общество "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" (ОАО "ЭНПО "Неорганика") (RU)
Изобретение предназначено для снаряжения фильтрующе-поглощающих коробок средств индивидуальной защиты органов дыхания от вредных газов, паров и аэрозолей.Предложен фильтрующий элемент, содержащий смесь сорбентов, скрепленных полиэтиленом при следующем соотношении компонентов (по массе):углеродный сорбент, содержащий 24,0-28,0% сернокислого никеля,- 46-47%, углеродный сорбент, содержащий 23,0-29,0% углекислого калия, - 6-7%, активный уголь- 11-12%, углеродный сорбент, содержащий 6,0-7,5% меди, 2,0-2,5% хрома и 0,04-0,06% серебра - 11-12%, активный оксид алюминия, содержащий 8,0-9,0% перманганата калия, - 12-13%, полиэтилен - 11-12%.Технический результат заключается в повышении защитного ресурса и обеспечение универсальности фильтрующе-поглощающей коробки, снаряженной фильтрующим элементом. 1 табл.
Изобретение предназначено для снаряжения фильтрующе-поглощающих коробок средства индивидуальной защиты органов дыхания от вредных газов, паров и аэрозолей.
Известны фильтрующе-поглощающие коробки (ФПК), снаряженные зернеными специализированными сорбентами, обеспечивающие защиту от индивидуальных вредных веществ или группы веществ сходных по физико-химической природе (см. «Промышленные противогазы и респираторы». Каталог. Черкассы, 1982).
Недостатком таких ФПК является невозможность их использования для защиты от разных групп вредных веществ со значительно различающимися физико-химическими свойствами. Например, шихта (фильтрующий элемент) ФПК, предназначенной для защиты от паров органических веществ, не защищает от аммиака и оксидов азота и т.п. Кроме того, при механических воздействиях проявляется другой недостаток ФПК - вероятность нарушения упаковки зерен сорбентов и снижения времени защитного действия.
Наиболее близким к предложенному фильтрующему элементу по технической сущности и количеству совпадающих признаков является фильтрующий элемент по патенту RU №2027474, содержащий сорбент, скрепленный термопластичным полимером.
Недостатком данного фильтрующего элемента является его неуниверсальность защиты от веществ с различными физико-химическими свойствами. Этот фильтрующий элемент принят за прототип предлагаемого изобретения.
Задача изобретения заключается в создании фильтрующего элемента для снаряжения ФПК, обеспечивающего универсальную защиту от широкого круга вредных веществ со значительно различающимися физико-химическими свойствами.
Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, заключается в повышении защитного ресурса универсальных ФПК.
Указанный технический результат достигается за счет того, что фильтрующий элемент состоит из смеси зерненых сорбентов и полиэтилена при следующем соотношении компонентов (по массе):
| углеродный сорбент, содержащий | |
| 24,0-28,0% сернокислого никеля, | 46-47% |
| углеродный сорбент, содержащий | |
| 23,0-29,0% углекислого калия, | 6-7% |
| активный уголь | 11-12% |
| углеродный сорбент, содержащий 6,0-7,5% меди, | |
| 2,0-2,5% хрома и 0,04-0,06% серебра, | 11-12% |
| активный оксид алюминия, содержащий | |
| 8,0-9,0% перманганата калия, | 12-13% |
| полиэтилен | 11-12% |
Отличием предлагаемого изобретения от прототипа является то, что фильтрующий элемент состоит из смеси зерненых сорбентов и полиэтилена при следующем соотношении компонентов (по массе):
| углеродный сорбент, содержащий | |
| 24,0-28,0% сернокислого никеля, | 46-47% |
| углеродный сорбент, содержащий | |
| 23,0-29,0% углекислого калия, | 6-7% |
| активный уголь | 11-12% |
| углеродный сорбент, содержащий 6,0-7,5% меди, | |
| 2,0-2,5% хрома и 0,04-0,06% серебра, | 11-12% |
| активный оксид алюминия, содержащий | |
| 8,0-9,0% перманганата калия, | 12-13% |
| полиэтилен | 11-12% |
Использование указанного признака в предлагаемом фильтрующем элементе позволяет обеспечить универсальную защиту от широкого круга вредных веществ с различными физико-химическими свойствами (паров органических веществ, кислых газов, оксидов азота, хлора, аммиака и его органических производных) при значительно повышенном ресурсе ее работы.
Из научно-технической литературы не известны фильтрующие элементы, содержащие заявленные признаки.
В предложенном решении использование указанных признаков приводит к новым свойствам, позволяет получить новые положительные эффекты: универсальность, повышенный защитный ресурс, а также низкие трудовые затраты при изготовлении фильтрующего элемента за счет использования смеси вместо применения нескольких поглощающих слоев.
Фильтрующий элемент изготавливается следующим образом. Берут в заявленном соотношении смесь сорбентов и полимер, загружают в смеситель, например, трубчатого типа. После смешения до однородного состояния смесь помещают в форму, прессуют, затем термообрабатывают в форме при температуре размягчения полиэтилена, охлаждают и извлекают из формы фильтрующий элемент, обладающий низким сопротивлением потоку воздуха, высокими прочностными и сорбционными свойствами.
Использование составляющих фильтрующий элемент сорбентов известно для защиты от индивидуальных вредных веществ:
- углеродного сорбента ПАН-3, содержащего сернокислый никель, - от аммиака;
- углеродного сорбента АДП-3, содержащего углекислый калий, - от сернистого ангидрида (кислых газов);
- активного угля - от паров органических веществ;
- углеродного сорбента, содержащего медь, хром, серебро, - от паров органических веществ и хлора;
- активного оксида алюминия, содержащего перманганат калия, - от оксидов азота.
Анализ информационных материалов и результатов собственных исследований позволил выбрать качественный состав смеси сорбентов фильтрующего элемента, а количественный состав установлен только в результате проведения большого объема экспериментальных исследований.
Проведены экспериментальные исследования опытных образцов фильтрующих элементов, содержащих индивидуальные сорбенты и их смеси различного состава. Обобщенные результаты приведены в таблице.
Как видно из таблицы, суммарная величина времени защитного действия, обеспечиваемая сорбентами индивидуально, по всем вредным веществам существенно ниже, чем обеспечивает смесь тех же сорбентов, взятых в тех же количествах.
В результате испытаний опытных образов установлено, что самыми эффективными в отношении поглощения вредных веществ оказались фильтрующие элементы, состоящие из смеси 46-47% сорбента ПАН-3, 6-7% сорбента АДП-3, 11-12% активного угля, 11-12% сорбента КТ-17, 12-13% сорбента ХСПК-3, 11-12% полиэтилена.
Испытания показали также, что если какого-либо компонента смеси взято меньше, чем заявлено, а другого больше, то изменяется эффективность смеси в отношении одного или двух веществ. Например, при снижении количества сорбента КТ-17 в смеси и увеличении количества ХСПК-3 существенно снижается время защитного действия по оксидам азота, а также по циклогексану. При выходе из заявленного интервала содержания компонентов смеси сорбентов фильтрующего элемента в примерах, приведенных в таблице, наблюдается снижение времени защитного действия снаряженных им фильтрующе-поглощающих коробок ниже требований (60 минут) и ниже времени защитного действия коробок, снаряженных заявленным фильтрующим элементом. Вывод сделан на основании проведенных многочисленных экспериментов.
| Таблица Время защитного действия фильтрующих элементов различного состава | |||||||||
| Сорбенты | Количество сорбентов и полиэтилена в элементе | Время защитного действия, мин | Примечание | ||||||
| см3 | г | % | аммиак 2 мг/дм3 | сернистый ангидрид 1 мг/дм3 | оксиды азота 0,2 мг/дм3 | циклогексан, 3,5 мг/дм3 | хлор 0,1 мг/дм3 | ||
| ПАН-3 полиэтилен | 75 30 | 35 3 | 92 8 | 65 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1. Условия испытаний: испытания фильтрующих элементов проведены при концентрациях вредных веществ 100 ПДК (0,1-2,0 мг/дм3), расходе парогазовоздушной смеси 15 дм3/мин, относительной влажности воздуха 75%, температуре 20°C. |
| АДП-3 полиэтилен | 10 4 | 5 2,5 | 91 9 | 0 | 50 | 0 | 0 | 3 | |
| СКТ-6а полиэтилен | 30 13 | 8 2 | 80 20 | 0 | 0 | 0 | 60 | 30 | |
| КТ-17 полиэтилен | 20 9 | 9 1 | 90 10 | 0 | 3 | 0 | 10 | 20 | |
| ХСПК-3 полиэтилен | 20 9 | 91 1 | 90 10 | 0 | 50 | 30 | 5 | 10 | |
| сум.: | 65 | 103 | 30 | 75 | 63 | ||||
| ПАН-3 | 75 | 35 | 47 | ||||||
| АДП-3 | 10 | 5 | 7 | ||||||
| СКТ-6а | 30 | 8 | 11 | 69 | 120 | 65 | 85 | 90 | |
| КТ-17 ХСПК-3 | 20 20 | 9 9 | 12 12 | ||||||
| полиэтилен | 66 | 8 | 11 | 2. Требование к времени защитного действия по всем веществам - 60 минут. | |||||
| ПАН-3 | 69 | 31 | 46 | ||||||
| АДП-3 | 9 | 4 | 6 | ||||||
| СКТ-6а | 27 | 8 | 12 | 60 | 110 | 60 | 80 | 80 | |
| КТ-17 | 16 | 7 | 11 | ||||||
| ХСПК-3 | 19 | 9 | 13 | 3. Оптимальный объем смеси сорбентов с полиэтиленом составляет 202-220 см3. | |||||
| полиэтилен | 62 | 8 | 12 | ||||||
| ПАН-3 | 75 | 35 | 47 | ||||||
| АДП-3 | 10 | 5 | 7 | ||||||
| СКТ-6а | 0 | 8 | 11 | 70 | 120 | 50 | 80 | 80 | |
| КТ-17 | 10 | 5 | 6 | 4. Испытания проведены по контрольным веществам - представителям групп веществ со сходными химическими свойствами. | |||||
| ХСПК-3 | 30 | 14 | 18 | ||||||
| полиэтилен | 66 | 8 | 11 | ||||||
| ПАН-3 | 75 | 35 | 45 | ||||||
| АДП-3 | 10 | 5 | 7 | ||||||
| СКТ-6а | 20 | 6 | 8 | 68 | 110 | 60 | 55 | 80 | |
| КТ-17 | 30 | 14 | 18 | ||||||
| ХСПК-3 | 20 | 9 | 12 | ||||||
| полиэтилен | 66 | 8 | 10 |
Таким образом, предлагаемый фильтрующий элемент при заявленных компонентах смеси сорбентов и их соотношении в смеси обеспечивает повышенный защитный ресурс от широкого круга веществ со значительно различающимися физико-химическими свойствами.
Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение технического результата, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.
Фильтрующий элемент, содержащий сорбент, скрепленный термопластичным полимером, отличающийся тем, что он состоит из смеси сорбентов и полиэтилена при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| углеродный сорбент, содержащий | |
| 24,0-28,0% сернокислого никеля | 46-47 |
| углеродный сорбент, содержащий | |
| 23,0-29,0% углекислого калия | 6-7 |
| активный уголь | 11-12 |
| углеродный сорбент, содержащий 6,0-7,5% меди, | |
| 2,0-2,5% хрома и 0,04-0,06% серебра | 11-12 |
| активный оксид алюминия, содержащий | |
| 8,0-9,0% перманганата калия | 12-13 |
| полиэтилен | 11-12 |
