Способ получения хемосорбционного фильтрующего материала, хемосорбционный материал и респиратор на его основе

Предназначено для использования в химической промышленности при производстве материалов, используемых в фильтрующих устройствах средств защиты, в технических устройствах инженерной экологии. Способ получения хемосорбционного фильтрующего материала заключается в пропитке активированного нетканого полотна с последующим вылеживанием и сушкой. Пропитку ведут в 5-9% растворе хлорида алюминия гидролизованного с дополнительным введением в раствор пластифицирующей добавки - этиленгликоля - в количестве 60-90 мл на 1000 мл раствора. Хемосорбционный материал содержит рабочий слой из волокон нетканого полотна, полученный пропиткой из указанного выше раствора. Материал имеет поверхностную плотность 180-220 г/м2. Респиратор содержит каркас, обтюратор, оголовье с элементами крепления, полумаску, выполненную из плоской заготовки с фильтрующим и сорбционно-поглощающим слоями, клапан выдоха и носовой зажим. В качестве сорбционно-поглощающего материала использован хемосорбционный материал, указанный выше, на основе хемосорбционного фильтрующего материала, позволяет осуществлять эффективную защиту от парогазообразных и аэрозольных (пыль, дым, туман) АХОВ в концентрациях 10-20 ПДК этих веществ в воздухе рабочей зоны. 3 н.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл.

 

Изобретение относится к технологии получения хемосорбционных материалов и может быть использовано в химической промышленности, а именно при производстве материалов, используемых в фильтрующих устройствах средств защиты, в технических устройствах инженерной экологии.

Известен способ получения хемосорбционного материала по патенту US 2258716, заключающийся в обработке карбоксилсодержащего хемосорбента в Na-форме сначала 0,5-1,0%-ным раствором кислоты при соотношении массы хемосорбционного материала к объему раствора кислоты, равном 1:30, в течение 0,5-1,0 ч для перевода в Н-форму, а затем 0,5-1,0-ным раствором гидроксида калия при таком же соотношении компонентов в течение такого же времени для превращения хемосорбента в К-форму с промывкой умягченной водой после каждой стадии.

Недостатком хемосорбционного материала, полученного данным способом, является невысокая реакционная способность к аммиаку.

Известен способ получения хемосорбционного материала ВИОН АН-1, описанный в книге М.П.Зверева «Хемосорбционные волокна», Москва, Химия, 1981, стр.130-131,181, включающий гидразидирование полиакрилонитрильных волокон. Волокно, полученное по данному способу в Н-форме, применяется для хемосорбции аммиака, но волокна, полученные по данному способу, не могут быть использованы в фильтрующих устройствах средств защиты, в том числе для изготовления фильтровальных изделий определенной формы.

Известен адсорбирующий материал по патенту US 429410 (опубл. 27.10.81), содержащий нетканый материал с нанесенным на его поверхность слоем порошкового материала. Закрепление частиц адсорбента производится с помощью термопластичных полиолефиновых волокон, содержащихся в нетканом материале за счет их подплавления при нагревании.

Недостатком этого адсорбирующего материала, полученного по способу, описанному в описании к патенту US 429410, является его жесткость, при технологической переработке данного материала сорбент частично выкрашивается, что создает определенные трудности при конструировании средств индивидуальной защиты органов дыхания.

Известен респиратор для защиты органов дыхания по а.с. 199670 (опубл. 13.07.1967). Он содержит коническую фильтрующую полумаску, пленочную полумаску, выполненную из тонкой пленки, систему клапанов вдоха и выдоха, жгут из пористого материала, размещенный в полосе обтюрации и разделяющий фильтрующую и пленочные части полумаски, и приспособление для крепления.

Недостатком данной конструкции является то, что респиратор не защищает органы дыхания от паров аммиака и аминов, а также имеет малое время защитного действия по парам низкокипящих органических веществ.

Известен респиратор по патенту №2128068 (опубл. 27.03.1999), содержащий каркас, обтюратор, оголовье с элементами крепления, полумаску, выполненную из плоской заготовки с фильтрующим и сорбционно-поглощающим слоями, клапан выдоха с защитным экраном и носовой зажим, сорбционно-поглощающий слой размещен между фильтрующими слоями, снаружи полумаски размещен слой покрывного материала, а внутри - полуэластичный каркас.

Недостатком данной конструкции является то, что респиратор не защищает органы дыхания от паров аммиака и аминов, а также имеет малое время защитного действия по парам низкокипящих органических веществ.

Предлагаемым изобретением решается задача создания хемосорбционного материала и технологичного способа получения хемосорбционных материалов, предназначенных для использования в фильтрующих устройствах средств защиты, в технических устройствах инженерной экологии, позволяющего осуществлять эффективную защиту от парогазообразных и аэрозольных (пыль, дым, туман) АХОВ в концентрациях 10-20 ПДК этих веществ в воздухе рабочей зоны.

Для достижения указанного технического результата в способе получения хемосорбционного фильтрующего материала, заключающемся в пропитке активированного нетканого полотна с последующим вылеживанием и сушкой, пропитку активированного нетканого полотна ведут в 5-9% растворе хлорида алюминия гидролизованного с дополнительным введением в раствор пластифицирующей добавки - этиленгликоля в количестве - 60-90 мл на 1000 мл раствора.

Поставленная задача решается также созданием хемосорбционного материала, содержащего рабочий слой из волокон нетканого полотна, полученный пропиткой раствором описанного выше состава, при этом материал имеет поверхностную плотность 180-220 г/м2.

Поставленная задача решается также созданием респиратора фильтрующего универсального, содержащего каркас, обтюратор, оголовье с элементами крепления, полумаску, выполненную из плоской заготовки с фильтрующим и сорбционно-поглощающим слоями, клапан выдоха и носовой зажим, в качестве сорбционно-поглощающего материала содержит материал, описанный выше.

Способ получения хемосорбционного фильтрующего материала заключается в пропитке активированного нетканого полотна с последующим вылеживанием и сушкой, причем пропитку активированного нетканого полотна ведут в 5-9% растворе хлорида алюминия гидролизованного с дополнительным введением в раствор пластифицирующей добавки - этиленгликоля в количестве - 60-90 мл на 1000 мл раствора.

Отличительными признаками предлагаемого способа от наиболее близкого, описанного выше, является то, что пропитку активированного нетканого полотна ведут в 5-9% растворе хлорида алюминия гидролизованного с дополнительным введением в раствор пластифицирующей добавки - этиленгликоля - в количестве 60-90 мл на 1000 мл раствора.

Отличительными признаками предлагаемого хемосорбционного материала от наиболее близкого, описанного выше, является то, что материал получают пропиткой раствором описанного выше состава, при этом материал имеет поверхностную плотность 180-220 г/м2.

Отличительными признаками предлагаемого респиратора фильтрующего универсального от наиболее близкого, описанного выше, является то, что в качестве сорбционно-поглощающего материала содержит материал, описанный выше.

С целью удешевления хемосорбционного материала и упрощения приготовления пропиточного раствора в качестве последнего используют отработанный в нефтехимическом синтезе катализатор - хлорид алюминия гидролизованый (ТУ2152-06-535057-11-02) - AL(OH)n CL6-n, где n=0.5-1.5.

Данное соединение представляет гидрооксокомплекс, который при взаимодействии с парами аммиака образует другое комплексное соединение - аммиакаты хлорида алюминия.

Получаемый как отход нефтехимического производства раствор хлорида алюминия гидролизованый имеет плотность в пределах 1,215-1,247 г/см3, что соответствует концентрации AL СL3 в пределах 250-300 г/дм3 соответственно.

Данный раствор также включает некоторые механические примеси в виде сажи, мелких сгустков нефти.

Для приготовления пропиточного раствора исходный раствор фильтруют и затем разводят очищенной водой в соотношении 1:4-1:20, что соответствует концентрации раствора 5,4-9,0%. Для придания хемосорбционному материалу впоследствии пластических свойств в пропиточный раствор дополнительно вводят пластифицирующую добавку - этиленгликоль - в количестве 60-90 мл на 1000 мл раствора.

Нетканое активированное полотно погружают в приготовленный таким образом пропиточный раствор при температуре последнего 40-50°С, выдерживают в течение 20-30 мин. Затем пропитанное полотно достают из раствора, дают стечь избытку раствора и помещают материал на сетчатый поддон для вылеживания при комнатной температуре в течение 6-8 часов. Затем материал высушивают при t=110-120°С в течение 40-60 мин до остаточной влажности материала 9-12% (мас.). Материал охлаждают и помещают в плотно закрытый контейнер. Из полученного материала производят выкройку заготовок фильтрующего респиратора необходимой конструкции.

Для определения времени защитного действия по парам аммиака вырезают заготовки ⌀ 17 см с рабочей поверхностью ~180 см2. Испытание материала производят при следующих условиях: начальная концентрация аммиака 0,20 мг/л (10 ПДК), объемная скорость 30 л/мин, относительная влажность газовоздушного потока 50%, температура 18-22°С. При этих условиях контрольное время защитного действия должно быть не менее 30 мин.

Для получения нового хемосорбционного материала использовали нетканое активированное полотно «карбон β-актив» (ТУ РБ400031289.104.2000) с поверхностной плотностью ~200 г/м2 и суммарным объемом пор 1,0±0,1 cм3/г. Варианты изготовления материала и результаты испытаний по аммиаку приведены в таблице 1.

При концентрации пропиточного раствора менее 5,0 мас.% время защитного действия менее контрольного (30 мин), а в случае варианта 7 (таблицы 1), когда пропиточный раствор более 9 мас.%, происходит кристаллизация AL СL3 в массе материала и материал теряет свою эластичность и технологичность.

Этиленгликоль является пластифицирующей и гигроскопичной добавкой, которая удерживает определенное количество влаги, делая материал эластичным после сушки. Указанные пределы количества этиленгликоля 60-90 мл на 1000 мл раствора являются отличительными, т.к. ниже 60 мл материал становится после сушки хрупким, а более 90 мл - слишком увлажненным. Зависимость времени защитного действия от поверхностной плотности активного материала приведены в таблице 2.

Таблица 2

№ образца поверхностная плотность,
г/м2
обгар материала,
%
пропитка AL СL3 гидролиз. *ВЗД по аммиаку, мин
1 290 Исходный карбонизированный материал 8% р-р 3,4
2 220 24,0 8% р-р 30,32
3 200 31,0 8% р-р 62,64
4 180 38,0 8% р-р 65,66
5 160 45,0 8% р-р **
* при стандартных условиях исследования
** материал теряет прочность из-за переактивирования

Все варианты испытанных материалов имели хорошую эластичность и могли применяться в изделиях различной конструкции.

По предлагаемому способу получен хемосорбционный материал, обладающий высокими защитными свойствами по парам аммиака и хорошими эластичными свойствами, что необходимо при конструировании новых образцов фильтрующих респираторов.

Предлагаемая конструкция респиратора универсального иллюстрируется фиг.1, 2

На фиг.1 показан корпус респиратора и сечение по А-А.

На фиг.2 показан общий вид респиратора

Корпус респиратора выполнен из пакета фильтрующих материалов, включающих по ходу вдыхаемого воздуха наружную защитную сетчатую оболочку 1, оболочку из фильтр-полотна Петрянова 2 марки ФПП-15-1,5 (1,0), двойную сорбирующую оболочку из тонкого композиционного фильтр-картона 3, содержащую тонкодисперсный (менее 100 мк) уголь - катализатор КТ-1, оболочку из нетканого активированного полотна 4, пропитанного в 5-9% растворе хлорида алюминия гидролизованного с дополнительным введением в раствор пластифицирующей добавки - этиленгликоля - в количестве 60-90 мл на 1000 мл раствора, и замыкающего слоя 5 оболочки из микалентной (тампонной) бумаги.

Каркас выполнен из двойной сорбирующей оболочки из тонкого композиционного фильтр-картона 3, сорбционно-поглощающие слои состоят из наружной защитной сетчатой оболочки 1, оболочки из фильтр-полотна Петрянова 2, расположенной на каркасе с наружной его стороны, и оболочки из нетканого активированного полотна 4, пропитанного хлоридом алюминия гидролизованного, и оболочки из миколентной бумаги 5, расположенной на каркасе с внутренней его стороны, причем сорбционно-поглощающие слои размещены с двух сторон каркаса в приведенной последовательности.

Функционально каждая из оболочек защищает от определенного класса АХОВ: сетчатая оболочка 1 отфильтровывает грубодисперсные аэрозоли, оболочка из фильтр полотна Петрянова 2 фильтрует воздух от тонкодисперсных и радиоактивных аэрозолей, двойная сорбирующая оболочка из тонкого композиционного фильтркартона 3 поглощает кислые газы и частично органические пары, оболочка из нетканого активированного полотна 4 хемосорбирует пары аммиака, аминов, пары органических веществ и пары ртути ртутьорганических веществ, замыкающий слой 5 является подмасочником.

Корпус респиратора выполняется из пакета фильтрующих материалов, который вырезается по шаблону и при свертывании образует конус корпуса 6 (фиг.2) респиратора. Конусы прошиваются и укладываются друг в друга в порядке, указанном выше. К нижнему краю корпуса 6 вшивается обтюратор 7 и оголовье 8, во внутренний край (меньшего диаметра) вставляется седловина 9 с клапаном выдоха 10. Материал на внешнем диаметре седловины фиксируется и закрепляется проволокой, и затем на него надевается защитный экран 11. В верхней части корпуса респиратора крепится носовой зажим 12. В соответствии с заданным ассортиментом шаблон-раскрой изготавливается 3-х ростов.

Оценка защитных свойств респиратора проводилась при объемной скорости 30 л/мин, φ=50%, t=18-22°С и концентрациях, указанных в таблице 3, где указано время защитного действия респиратора по различным видам АХОВ.

Таблица 3

Наименование вредного вещества Концентрация вредного вещества Время защитного действия (мин)
Фактическое или оценочное (мин) Норма по ТЗ не менее (мин)
Аммиак 0,2±0,02 53 мин 30
Сернистый ангидрид 0,1±0,01 50 мин 30
Сероводород 0,1±0,01 34 мин 30
Хлор 0,01±0,001 132 мин 30
Синильная кислота 0,03±0,003 326 мин 30
Бензол 0,1±0,01 15 мин Требование не предъявлено
Диметиламин 0,01±0,001 Не менее 10 часов 30
Сероуглерод 0,01±0,001 Не менее 9 часов 30
Фосген 0,005±0,0005 Не менее 15 часов 30
Хлорпикрин 0,005±0,0005 Не менее 15 часов 30

Данный респиратор имеет массу не более 100 г, сопротивление на вдохе 8,0-10,0 мм возд. ст., на выдохе не более 6,0 мм возд. ст. Коэффициент проницаемости по пыли М-5 не более 0,05%, и коэффициент подсоса стандартного масляного тумана не более 0,5%.

Ростовочный ассортимент позволяет осуществлять защиту 98% населения страны. По своим аэрономическим показателям респиратор удобен в эксплуатации, не вызывает наминов кожи лица и раздражения кожи в местах соприкосновения и попадания вредных веществ, обладающих агрессивностью.

Предлагаемый респиратор универсальный позволяет осуществлять эффективную защиту от парогазообразных и аэрозольных (пыль, дым, туман) АХОВ в концентрациях 10-20ПДК этих веществ в воздухе рабочей зоны.

1. Способ получения хемосорбционного фильтрующего материала, заключающийся в пропитке активированного нетканого полотна с последующим вылеживанием и сушкой, отличающийся тем, что пропитку активированного нетканого полотна ведут в 5-9% растворе хлорида алюминия гидролизованного с дополнительным введением в раствор пластифицирующей добавки - этиленгликоля - в количестве 60-90 мл на 1000 мл раствора.

2. Хемосорбционный материал, содержащий рабочий слой из волокон нетканого полотна, полученный пропиткой, отличающийся тем, что он пропитан раствором по п.1, при этом материал имеет поверхностную плотность 180-220 г/м2.

3. Респиратор фильтрующий универсальный, содержащий каркас, обтюратор, оголовье с элементами крепления, полумаску, выполненную из плоской заготовки с фильтрующим и сорбционно-поглощающим слоями, клапан выдоха и носовой зажим, отличающийся тем, что в качестве сорбционно-поглощающего материала содержит материал по п.2.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии изготовления регенеративных продуктов и поглотителей кислых газов на основе оксидов, пероксидов и гидроксидов щелочных металлов на пористой матрице, предназначенных для снаряжения регенеративных и поглотительных патронов средств защиты органов дыхания.

Изобретение относится к получению сорбентов на основе гидрофобизированных минеральных носителей. .

Изобретение относится к способам получения гидрофобных сорбентов. .

Изобретение относится к области сорбционной очистки воды от тяжелых металлов, предпочтительно, от мышьяка. .
Изобретение относится к области получения сорбентов. .
Изобретение относится к технологии получения хемосорбционных материалов, обладающих высокими защитными свойствами по парам аммиака, которые могут быть предназначены для использования в фильтрующих устройствах средств защиты.
Изобретение относится к области получения сорбентов медицинского назначения. .
Изобретение относится к сорбентам для фильтрации жидкостей и может быть использовано в комплексной очистке воды от примесей тяжелых металлов. .

Изобретение относится к способам модифицирования гидрофобных поверхностей, в частности модифицирования поверхности высокоориентированного пиролитического графита (ВОПГ), и может найти применение в сканирующей зондовой микроскопии, в иммуноферментном анализе, в создании биочипов, а также для придания гидрофобным поверхностям других поверхностных свойств.

Изобретение относится к области производства средств защиты органов дыхания, в частности к противогазовой технике, и может быть использовано для очистки воздуха рабочей зоны от вредных веществ, в том числе паров и аэрозолей карбонилов тяжелых металлов, а также от монооксида углерода и паров органических веществ.

Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты организма человека в целом и органов дыхания в условиях теплового дискомфорта при низких и пониженных, повышенных и высоких температурах, а также для возврата теряемой с дыханием влаги с комплексной очисткой вдыхаемого воздуха от пыли, взвеси, пыльцы растений, бактерий, вирусов и газовых примесей при температуре окружающей среды от -64°С до +125°С и выше.

Изобретение относится к спасательной службе и может использоваться в качестве облегченного средства индивидуальной защиты органов дыхания фильтрующего типа в атмосфере вредных примесей.

Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты органов дыхания человека от вредных веществ. .

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности к угольной, и может быть использовано для защиты обслуживающего персонала, находящегося в шахтной атмосфере с пониженным содержанием кислорода на уровне 12-13%.

Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты органов дыхания от аэрозолей и газов, в частности, к легким респираторам, и может быть использован обслуживающим персоналом различных промышленных производств с вредными условиями труда.

Изобретение относится к области производства средств для очистки воздуха, в частности к респираторной технике, и может быть использовано для очистки воздуха рабочей зоны от паров и аэрозолей вредных веществ, а также может служить средством индивидуальной защиты при проведении работ, связанных с выделением вредных веществ в виде паров и аэрозолей, в бытовых условиях.

Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты органов дыхания и организма человека в целом при работе или пребывании в условиях низких и пониженных, повышенных и высоких температур, а также для возврата влаги, теряемой с дыханием при температуре окружающей среды от -64°С до +350°С и выше.

Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты органов дыхания от вредных воздействий различных веществ в виде аэрозолей и пыли и может применяться в горнодобывающей, металлургической, цементной, деревообрабатывающей, мукомольной и пищевой промышленности, в сельском хозяйстве, при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций, связанных с разрушением объектов, а также в быту.

Изобретение относится к технологии получения хемосорбционных материалов и может быть использовано в химической промышленности, а именно при производстве материалов, используемых в фильтрующих устройствах средств защиты, в технических устройствах инженерной экологии

Наверх