Применение аэрозольного устройства для экспресс-обнаружения агрессивных химических веществ кислого характера на поверхностях объектов
Владельцы патента RU 2563836:
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций МЧС России" (федеральный центр науки и высоких технологий) (RU)
Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к экспресс-обнаружению агрессивных химических веществ кислого характера на горизонтальных, наклонных и вертикальных поверхностях. Для этого используют аэрозольное устройство для распыления индикаторных растворов. Орошение анализируемой поверхности проводят индикаторной рецептурой в виде монодисперсного аэрозоля с расстояния 10-15 см с последующим визуальным определением индикационного эффекта. Для обнаружения сильных кислот в качестве индикатора используют 0,05-0,1% раствор смеси двух индикаторов метилового красного и метилового желтого в соотношении 1:1 по объему в этиловом спирте. Для обнаружения слабых органических кислот используют 0,05-0,1% раствор 4-диэтиламинобензола в этиловом спирте. Изобретение обеспечивает получение наглядного индикационного эффекта, многократность использования и работоспособность устройства в течение не менее 2 лет. 2 ил.
Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к применению известного устройства по новому назначению для экспресс-обнаружения зараженности поверхностей объектов агрессивными химическими веществами кислого характера.
К агрессивным химическим веществам кислого характера относятся сильные (серная, азотная, соляная и другие) и слабые (уксусная и другие) кислоты.
Необходимость применение аэрозольного устройства для экспресс-обнаружения агрессивных химических веществ кислого характера на поверхностях объектов обусловлена тем, что розлив этих химических веществ может привести к получению химических ожогов работающим персоналом, а смешение агрессивных химических веществ кислого и щелочного характера может вызвать сильное задымление, взрывы и пожары. Поэтому совместное хранение этих веществ является недопустимым.
Известно применение аэрозольного устройства для распыления лекарств, лаков, красок, эмульсий. В последние годы многими фирмами предлагаются аэрозольные упаковки, не содержащие пропеллентов. Выдача содержимого происходит сжатым воздухом с помощью микронасоса (механическим пульверизатором), навинчивающегося на горловину баллона и создающего давление воздуха в баллоне до 5 атм. Тонкодисперсную струю в таких случаях получают при сочетании высокого гидравлического давления, развиваемого насосом, с малым проходом сечения клапанов (для этого используют лазерные технологии).
В настоящее время стоимость таких упаковок высока и их применение экономически эффективно не для всех препаратов. Для распыления суспензий с высоким содержанием твердых веществ, пленкообразующих препаратов, пен и других подобные насосы непригодны.
Назначение аэрозоля, состояние содержимого баллона, его консистенция, состав и путь введения требуют применения различных, в каждом случае строго определенных типов клапанно-распылительных систем. Клапан аэрозольной упаковки должен обеспечивать ее герметичность при давлении в баллоне до 20 кгс/см2 и эвакуацию препарата из баллона. Имеется очень много конструкций клапанных устройств. Их классифицируют по трем признакам: по принципу действия; по способу крепления на баллоне; по назначению.
По принципу действия их классифицируют на группы:
- пружинные, действующие при нажатии на распылительную головку вертикально вниз (пружинные, в свою очередь, делят на одноразовые и многократные; непрерывные и дозирующие);
- качательные беспружинные, действующие при нажатии на распылительную головку сбоку;
- клапаны с винтовым вентилем.
По способу крепления на баллоне:
- закрепляющиеся в стандартном отверстии баллона путем разжима вертикальных стенок корпуса клапана под бортик горловины баллона специальным цанговым устройством (для металлических баллонов);
- закрепляющиеся на горловине баллона путем завальцовки корпуса клапана или капсулы на специальных станках (для стеклянных и пластмассовых баллонов);
- клапаны, навинчивающиеся на горловину сосуда (для крупных баллонов многократного использования).
По назначению:
- стандартные для жидких продуктов;для пен; вязких продуктов; порошков и суспензий; клапаны специального назначения; дозирующие клапаны. Отечественной промышленностью выпускаются четыре типа клапанов, девять типов распылителей и насадок к ним. Их подразделяют на: распылители для ингаляций; лечения бронхиальной астмы; суспензионных и пленкообразующих аэрозолей; насадки стоматологические, ректальные, вагинальные и др. Известно применение аэрозольного устройства для экспресс-обнаружения полинитроароматических взрывчатых веществ путем нанесения аэрозоля индикаторной рецептуры на исследуемую поверхность с последующим визуальным определением индикационного эффекта (RU 2369444). Для обнаружения веществ кислого характера ранее использовались индикаторные пленки, бумажки и билеты. При этом для обнаружения веществ кислого характера индикаторные бумажки и билеты необходимо привести в непосредственный контакт с анализируемой поверхностью. Если оператор работает без перчаток, то это может привести к получению им химического ожога. Если агрессивное химическое вещество впиталось в лакокрасочное покрытие, то чувствительности индикаторной бумажки для обнаружения зараженности поверхности оказывается недостаточной. При этом зараженность определяется только в месте непосредственного контакта бумажки с поверхностью объекта площадью около 10 см2. Для обнаружения зараженности круп-но-габаритного объекта необходимо провести такое обнаружение в нескольких десятках таких участков. Для устранения этих недостатков нами предлагается применение для обнаружения агрессивных химических веществ кислого характера аэрозольного устройства.
Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности обнаружения, быстродействия, наглядности индикационного эффекта, обеспечение безопасности и удобства использования.
Данный технический результат достигается тем, что предлагается применение аэрозольного устройства в качестве индикаторного средства для обнаружения агрессивных химических веществ кислого характера на поверхностях объектов, распыление индикаторной рецептуры на поверхность объекта осуществляется с использованием аэрозольного устройства, выполненного в виде герметичного корпуса, заправленного индикаторной рецептурой и насоса-распылителя, при этом о наличии агрессивного химического вещества кислого характера судят по характерному изменению окраски индикатора на поверхности обследуемого объекта в соответствии с эталоном на этикетке аэрозольного устройства, распыление индикаторной рецептуры осуществляют с расстояния 10-15 сантиметров от поверхности монодисперсным аэрозолем, для обнаружения веществ кислого характера используют 0,05-0,1 мас.% растворы смеси двух индикаторов метилового красного и метилового желтого в соотношении 1:1 по объему в этиловом спирте, для обнаружения слабых органических кислот (уксусной и других) используют 0,05-0,1 мас.% раствор 4-диэтиламиноазобензола в этиловом спирте.
Для обнаружения веществ кислого характера ранее использовался способ с применением индикаторных бумаг и билетов.
Нами применен способ аэрозольного распыления индикаторной рецептуры на обследуемую поверхность. При этом использована способность индикатора метилового красного мгновенно изменять окраску от желтой до красной при переходе от нейтральной до кислой среды (в интервале pH 4,4-6,2).
Индикатор метиловый желтый изменяет окраску от желтой до красной в более кислом интервале pH (2,9-4,0). Учитывая то, что оба индикатора одинаково изменяют окраску от желтой до красной в кислой среде, нами в целях расширения диапазона определяемых продуктов кислого характера рекомендовано использование смеси спиртовых растворов двух индикаторов в объемном соотношении 1:1.
Исходя из этого для обнаружения веществ кислого характера в предлагаемом нами способе используется аэрозольное распыление индикаторной рецептуры, представляющей собой смесь двух индикаторов метилового красного и метилового желтого в объемном соотношении 1:1 в этиловом спирте с концентрацией каждого индикатора 0,05-0,1 мас.%. Использование более разбавленного раствора индикатора приводит к ухудшению чувствительности и наглядности индикационного эффекта. Более концентрированный раствор не может быть приготовлен из-за ограниченной растворимости индикаторов в спиртовом растворе. Кроме того, наличие темной окраски индикаторного раствора в этом случае маскирует индикационный эффект.
Для повышения чувствительности, наглядности и достоверности обнаружения слабых органических кислот типа уксусной кислоты, в качестве индикаторной рецептуры аэрозольного устройства предлагается использовать 0,05-0,1% раствор 4-диэтиламиноазобензола в этиловом спирте.
Для получения наглядного индикационного эффекта на поверхности объектов с помощью предлагаемых аэрозольных устройств необходимо было обеспечить нанесение на обследуемую поверхность монодисперсной струи мелкодисперсного аэрозоля индикаторной рецептуры.
Ранее для распыления жидкостей широко применялись фтор- и хлорсодержащие фреоны. В настоящее время ввиду их разрушающего воздействия на озоновый слой атмосферы применение фреонов существенно ограничено.
Для распыления рецептур нашли широкое применение способы, основанные на создании в аэрозольном устройстве избыточного давления за счет азота или атмосферного воздуха.
Однако применение сжатого азота в качестве репеллента требует наличия специальных установок для его получения и заправки аэрозольных устройств.
Применение сжатого воздуха может быть обеспечено самой конструкцией аэрозольного устройства. При этом давление воздуха создается путем многократного нажатия на специальную грушу по типу распыления одеколона в парикмахерской.
Недостатком данного способа является необходимость наличие второго канала для выхода распыляемой рецептуры.
В последнее время используются аэрозольные устройства, давление сжатого воздуха в которых создается за счет многократного нажатия на распылительную головку насоса.
Кроме того, обычные распылительные устройства, как правило, не позволяют получить струю мелкого монодисперсного аэрозоля, что приводит к размыванию индикационного эффекта на поверхности объектов.
Поэтому нами применен способ распыления, основанный на создании давления с помощью специальной конструкции насоса-распылителя.
При многократном нажатии на головку насоса-распылителя во флаконе создается избыточное давление воздуха и за счет этого осуществляется подача индикаторной рецептуры в насос-распылитель с последующим ее распылением на анализируемую поверхность.
Конструкция аэрозольного устройства и примененного насоса-распылителя приведены на фиг. 1, 2.
Аэрозольное устройство для обнаружения агрессивных химических веществ кислого характера представляет собой баллончик объемом 150 мл, снабженный распылителем и заполненный соответствующей индикаторной рецептурой.
Аэрозольное устройство (АУ), представленное на фиг. 1, состоит из двух составных частей - насоса-распылителя 1 и флакона 2. В свою очередь насос-распылитель в соответствии с фиг. 2 состоит из следующих деталей: колпачка 3, кнопки 4, корпуса насоса-распылителя 5, прокладки 6, поршня 7, корпуса запора 8, шарика 9, основания запора 10, пружины 11, корпуса клапана 12, трубки 13. Диаметр флакона и высота АУ выбраны с учетом антропометрических признаков мужчин в соответствии с ГОСТ В 21114.
Примененное АУ также удовлетворяет требованиям ГОСТ Р 51760, предъявляемым к таре потребительской полимерной. Аэрозольное устройство изготовлено из материалов, стойких к индикаторной рецептуре.
Преимущества применения способа с аэрозольным устройством перед известными способами, в частности перед бумажкой индикаторной или салфеткой индикаторной, состоят в следующем:
более долгий срок хранения индикаторной рецептуры (более 2-х лет); отсутствие необходимости использования дополнительных реактивов для проведения обнаружения; отсутствие необходимости непосредственного контакта оператора с анализируемой поверхностью;
многократность использования одной упаковки (не менее 100 раз), что позволяет многократно определять загрязнение поверхности объекта; сохранение работоспособности в интервале температур от минус 5 до плюс 40°C; обеспечивается большая площадь контроля.
Предлагаемое аэрозольное устройство (фиг. 1) для экспресс-обнаружения агрессивных химических веществ на поверхностях объектов отличается тем, что за счет подбора материала и взаимного расположения деталей относительно друг друга обеспечивается орошение поверхности монодисперсной струей индикаторной рецептурой, что исключает размывание индикационного эффекта.
Проведенное опытное хранение показало стабильность предлагаемых индикаторных рецептур при хранении и сохранение работоспособности предлагаемого способа с аэрозольными устройствами в течение не менее 2 лет.
Технический результат, который может быть достигнут в результате использования предлагаемого изобретения - обеспечение быстрого обнаружения наличия на больших площадях обследуемых поверхностей следов агрессивных химических веществ кислого характера.
Применение аэрозольного устройства для обнаружения веществ путем нанесения аэрозоля индикаторной рецептуры на исследуемую поверхность с последующим визуальным определением индикационного эффекта, отличающееся тем, что применяют аэрозольное устройство, обеспечивающее распыление индикаторной рецептуры в виде монодисперсного аэрозоля и содержащее в качестве индикатора смесь 0,05-0,1 мас.% растворов двух индикаторов метилового красного и метилового желтого в соотношении 1:1 по объему в этиловом спирте, а для обнаружения слабых органических кислот используют 0,05-0,1 мас.% раствор 4-диэтиламиноазобензола в этиловом спирте.
