Фильтрация аэрозолей радиоактивных и опасных химических веществ
Поскольку основным назначением защитных материалов и СИЗК, изготовленных из них, является обеспечение защиты кожных покровов пользователя от паров, газов, а также аэрозолей вредных веществ, то рассмотрим основные способы защиты от аэрозолей РВ и АХОВ. СИЗК фильтрующего типа изготавливаются из воздухо- и водопроницаемых материалов. Исходный текстильный материал - пористая система, и эта пористость в значительной мере сохраняется после пропитки. Текстильный тканый материал обычно имеет две разновидности пор: межниточные, образующиеся при переплетении нитей основы в процессе ткания, и внутриниточные, между элементарными волокнами, образующиеся в процессе прядения. Поры первого рода, как правило, значительно крупнее вторых.
Так, например, для хлопчатобумажной армейской гимнастерочной ткани эффективный радиус межниточных пор составляет 10…40 мкм, а радиус мелких пор в нитях колеблется от десятых долей микрона до 0,1…10 мкм.
При этом большая часть всего объёма пор в современных хлопчатобумажных тканях армейского обмундирования приходится на долю внутриниточных пор. Например, из общего объёма в 1,45 см3/г для гимнастёрочной ткани на долю мелких пор между волокнами в нитях приходится 55%. Остальной объём составляют межниточные поры.
С учетом условий подвода аэрозолей к поверхности материала и сравнительно небольшой скорости движения потока зараженного воздуха в толще защитного материала, а также межниточных (10...40 мкм) и внутриниточных промежутков (0,1...10 мкм) ткани можно считать, что основными способами взаимодействия частиц аэрозоля (мелких капель) с поверхностью волокон, из которых состоят нити, будут седиментация и непосредственное касание.
|
|
|
Не исключается также ситовой эффект, когда размеры капель превышают размеры межниточных промежутков. При взаимодействии АХОВ с фильтрующим материалом происходит процесс смачивания материала. В результате смачивания и действия капиллярных сил масса малой капли распределяется внутри нити, а капля сравнительно больших размеров может занять и межниточные промежутки. Таким образом, чтобы отсечь от воздушного потока, направляющегося в подкостюмное пространство, частицы аэрозоля (капли) АХОВ достаточно использовать фильтрующие материалы, которым дополнительные защитные свойства от паров и газов ОХВ не приданы. Поэтому такие материалы (или слои материалов) должны находиться снаружи в качестве внешнего (экранирующего) слоя. Но после этого капли, находящиеся в межниточных и внутриниточных порах, начинают испаряться, т. е. вредные вещества переходят в газообразное состояние в виде отдельных молекул, проникание которых в подкостюмное пространство необходимо исключить.
|
|
|
Сорбция паров опасных химических веществ
Придание защитных свойств от паров АХОВ тканым и нетканым материалам осуществляется их пропиткой в соответствующих эмульсиях или суспензиях и последующей сушкой с соблюдением определенных технологических режимов. Иначе этот процесс называют импрегнированием, а материалы – импрегнированными. В результате импрегнирования достигается закрепление частиц сорбента на поверхности волокон нитей ткани или на поверхности пор пенополиуретана.
Количество сорбента в защитном материале оценивается по привесу, т.е. по увеличению массы исходного материала после импрегнирования и выражается в процентах от массы ткани (нетканого материала) или в единицах массы сорбента на единицу поверхности материала (г/м2).
Для импрегнирования применяются три типа сорбентов, соответственно, в СИЗК фильтрующего типа реализуются три разновидности сорбции: физическая адсорбция, физическая абсорбция и химическая сорбция (хемосорбция). Исходя из этого, защитные ткани по принципу их защитного действия подразделяются на три типа:
фильтрующие материалы адсорбционного типа;
|
|
|
фильтрующие материалы абсорбционного типа;
фильтрующие материалы хемосорбционного типа.
Рассмотрим особенности защитных фильтрующих материалов различных типов и проведем сравнительный анализ их основных достоинств и недостатков.
В защитных фильтрующих материалах адсорбционного типа используются углеродные (активные угли, активные углеродные волокна) и неуглеродные (кремнеземы) сорбенты.
С применением активного угля производятся так называемые «угольные» материалы, а из подобных материалов шьются «угольные» костюмы.
К достоинствам защитных фильтрующих материалов адсорбционного типа относятся универсальность и высокий исходный уровень защитных свойств от паров вредных веществ (до 3-х и более часов).
К недостаткам подобных материалов могут быть отнесены низкая стабильность защитных свойств и десорбция паров вредных веществ. Ткани адсорбционого типа имеют темный цвет, часто загрязняют белье и другие предметы. Адсорбционная способность этих тканей в эксплуатационных условиях (увлажнение, загрязненность и др.) резко снижается.
Ткани адсорбционного типа не получили широкого распространения для изготовления СИЗК. Однако нельзя отрицать возможности использования этого принципа для создания фильтрующих защитных тканей в дальнейшем.
|
|
|
При производстве импрегнированных материалов абсорбционного типа, как правило, в качестве абсорбентов используются высококипящие органические жидкости (масла).
Эти материалы обладают определенной универсальностью защитных свойств от паров известных АХОВ кожно-нарывного и кожно-резорбтивного действия, относительной стабильностью свойств в процессе эксплуатации и хранения, доступностью, дешевизной, простотой технологических процессов импрегнирования.
Но такие недостатки, как сравнительно низкий уровень защитных свойств (по сравнению с фильтрующими материалами других типов), не позволяющий в некоторых случаях обеспечить требуемый уровень защиты, а также большая десорбция паров вредных веществ после выхода из зараженной атмосферы, привели к тому, что защитные фильтрующие материалы абсорбирующего типа в настоящее время используются в основном только в промышленности.
В СИЗК широко используются защитные фильтрующие материалы хемосорбционного типа. Для получения защитных материалов такого типа при импрегнировании используют рецептуры на основе хлорамина ДГ.
К достоинствам этих материалов относится высокий уровень защитных свойств от некоторых АХОВ кожно-нарывного и кожно-резорбтивного действия, достаточная стабильность исходных свойств, возможность восстановления (реимпрегнирования) в полевых условиях, отсутствие десорбции паров АХОВ.
Одним, но существенным недостатком материалов хемосорбционного типа является отсутствие универсальности защиты.
Количественно реализация сорбционного принципа защиты оценивается временем защитного действия.
Для материалов адсорбционного типа время защитного действия tз зависит от концентрации вредного вещества в зараженном воздухе, скорости поступления паров вредного вещества к внешней поверхности защитного материала, коэффициента диффузии в порах фильтрующего материала, его толщины, привеса адсорбента, а также от температуры окружающего воздуха.
Для материалов хемосорбционного типа время защитного действия зависит от концентрации вредного вещества в зараженном воздухе, скорости поступления паров вредного вещества к внешней поверхности защитного материала, коэффициента диффузии в порах фильтрующего материала, толщины материала, скорости поглощения вредного вещества в хемосорбенте, которая определяется константой скорости химической реакции, токсичностью вещества и температурой.
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 208; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!