Принципы очистки
Другим распространенным загрязнением воздуха являются газы и пары. Существуют фильтрующие респираторы для защиты от конкретных газов и паров - аммиак, пары ртути, и для классов газов и паров - кислые газы и органические пары. В отличие от противоаэрозольных фильтров, степень очистки которых слабо изменяется при изменении химического состава пыли, противогазные фильтры проектируются и изготавливаются для защиты от определённых загрязнений.
1. Принципы очистки
Обычно для удаления из воздуха вредных газов в противогазных респираторах используется взаимодействие молекул газа с пористым гранулированным материалом, (сорбентом). Способ удаления молекул газа называют сорбцией. Кроме сорбции, в некоторых респираторах используют катализаторы, которые воздействуют на вредные вещества так, что последние превращаются в менее вредные. Для очистки воздуха используются три способа:
а. Адсорбция
Адсорбция удерживает молекулы вредного вещества на поверхности гранул сорбента за счёт физического притяжения. Степень притяжения зависит от типа сорбента и газа. Физическое притяжение молекул газа сорбентом не очень сильное. Но если в процесс включаются химические силы, то возникает более сильная связь, которая с трудом может быть разорвана, а процесс называют хемосорбцией.
Все адсорбенты обладают большой площадью поверхности, до 1500 м2 на 1г сорбента. В качестве адсорбента часто используется активированный уголь. Обычно его используют для улавливания органических паров, хотя он в какой-то степени может улавливать и кислые газы. Кроме того, активированный уголь пропитывают другими веществами, чтобы добиться более выборочного поглощения определённых газов. Например, для поглощения паров ртути активированный уголь насыщают йодом, для поглощения кислых газов - оксидами металлов, и т.д.. Кроме этого для поглощения газов в фильтрах респираторов используют цеолиты, активированный оксид алюминия и силикагель.
b. Абсорбция
Для очистки воздуха от вредных газов также могут использоваться абсорбенты. Они отличаются от адсорбентов тем, что хотя у них тоже есть поры, но площадь гораздо меньше. Другим отличием является то, что молекулы вредных газов глубоко проникают в материал абсорбента и удерживаются там за счёт химических сил. Вероятно, такой абсорбции предшествует адсорбция молекул на поверхности поглотителя. Кроме того, адсорбция происходит мгновенно, тогда, как абсорбция происходит медленнее. Большинство абсорбентов используют для защиты от кислых газов. Они состоят из едкого натра или гидрооксида натра - с известью, и/или каустических силикатов.
с. Катализаторы
Катализаторы - это вещества, влияющие на скорость химических реакций между другими веществами. В фильтрах респираторов используют такие катализаторы как гопкалит, смесь пористых гранул оксидов марганца и меди, которая увеличивает скорость реакции между токсичным угарным газом (СО) и кислородом, в результате чего получается углекислый газ.
В противогазных фильтрах респираторов улавливание вредных газов происходит практически на 100% до тех пор, пока не исчерпана сорбционная ёмкость фильтра, или свойства катализатора. После этого вредные газы начнут беспрепятственно проходить через фильтр и попадать под маску и в органы дыхания. Это свойство противогазных фильтров отличает их от противоаэрозольных, которые по мере осаждения на них частиц пыли становятся всё более эффективными из-за закупоривания проходов между волокнами. Важно помнить это различие. Пары воды уменьшают эффективность некоторых сорбентов и увеличивают - других. Например, при увеличении влажности сорбента улавливание кислых газов может улучшиться, поскольку большинство кислых газов обычно растворяется в воде. Противогазные фильтры должны быть отделены от окружающей атмосферы при хранении.
Полезная информация: