Результати розробки і впровадження імпрегнованих волокнистих хемосорбентів основних газів

При виробництві азотовмісних мінеральних добрив (аміак, карбамід, аміачна селітра, нітрофоска та ін.), органічних азотовмісних речовин (полімерні матеріали, вибухові речовини, барвники, аміни), експлуатації промислового холодильного обладнання в атмосферу приміщень через нещільності в технологічному обладнанні потрапляють досить токсичні аміак і пари амінів, концентрація котрих значно перевищує ГДК. Очевидно, в цих умовах виробничий персонал має бути в обов’язковому порядку забезпечений засобами індивідуального захисту органів дихання (ЗІЗОД).

На жаль, хемосорбенти респіраторного призначення для уловлювання основних газів, призначені для спорядження респіраторів і саморятівників, в Україні ніколи не вироблялись, а імпортовані ЗІЗОД малодоступні за їх високої вартості.
Представлені у доповіді дані щодо обґрунтування вибору хімічних реагентів та їх носіїв, залежності часу захисної дії (t, хв.) імпрегнованих волокнистих хемосорбентів (ІВХС) при хемосорбції NH3 від природи носія і вологості газоповітряної суміші (ГПС) – результат систематичних досліджень, спрямованих на розробку і організацію виробництва хемосорбентів токсичних газів і парів нового покоління з використанням сировини вітчизняних виробників.
Раніше нами були представлені дані з розробки ІВХС респіраторного призначення для уловлювання кислих газів [1-3], у т.ч. рецептури просочуючих розчинів, технології виготовлення голкопробивних волокнистих матеріалів (ГВМ) – носіїв хімічних реагентів.
Вибір хімічних реагентів та ГВМ здійснювався виходячи із загальнотеоретичних уявлень про їх реакційну спроможність при взаємодії з азотовмісними основами, а також враховуючи вимоги до фізико-хімічних і фізико-механічних властивостей хемосорбентів респіраторного призначення; санітарно-гігієнічних, ергономічних та експлуатаційних показників сучасних ЗІЗОД.
Нами в якості хімічних реагентів були обрані хлорид нікелю кристалогідрат (NіCl2×6H2O), лимонна кислота (С6Н8О7×Н2О) і ПАР.
Для досліджень використовували динамічну установку ДП–3, газоповітряну суміш (ГПС), що вміщує 100 ÷ 300 мг/м3 аміаку; зразки ІВХС ( = 1 ÷ 5 мм, ρ = 150 ÷ 550 г/м2), отримані зануренням ГВМ із віскозного (ВВ), поліпропіленового (ПП), поліакрилонітрильного (ПАН), поліетилентерефталатного (ПЕТФ) волокон у водні розчини хімічних реагентів, які вміщували 10,0 ÷ 20 мас. %  NiCl2  або С6Н8О7 і ПАР, подальшого віджиму надлишків розчину, висушування їх до постійної маси.
Дослідження проводили при t = (25±0,2)°С, відносній вологості ГПС (j) 50 % і 90 %, лінійній швидкості ГПС 2 см/с (швидкість фільтрації ГПС крізь протигазові елементи при виконанні роботи середньої важкості). Концентрацію у ГПС аміаку (²тест² газ) визначили, як рекомендовано [4].
В таблиці 1 наведено (для прикладу) результати визначення τ зразків ІВХС ( =  4,5 мм; ρ = 550 г/м2), виготовлених з використанням ГВМ із волокон різної природи, просочення котрих було здійснено в порівняльних умовах водними розчинами хлориду нікелю (20,0 мас. %) або лимонної кислоти  (15 мас. %). Поточна концентрація аміаку в ГПС складала 300 мг/м3 (15 ГДК).
Виходячи з наведених в таблиці 1 даних, τ ІВХС суттєво залежить від фізико-хімічних властивостей імпрегнованих хімічних реагентів, природи носія і вологості ГПС. Ця загалом апріорна залежність простежується в наступних послідовностях:

1 –  ВВ(240) > ПАН(82) > ПП(45) > ПЕТФ(36);   1’ –  ВВ(350) ≥ ПП(345) > ПАН(85) > ПЕТФ(76);
2 – ВВ(295) ≥ ПП(280) > ПАН(265) > ПЕТФ(160);  2’ – ПП(470) > ВВ(305) > ПАН(285) > ПЕТФ (222),

де 1, 1’ – τ ІВХС, що вміщують NiCl2, при j 50 % і 90 % відповідно; 2, 2’ – τ ІВХС, що вміщують С6Н8О7, при j 50 % і 90 % відповідно; в дужках наведено τ, хв.

Таблиця 1 – Результати визначення часу захисної дії ІВХС при хемосорбції NH3 


Найменування ГВМ

Хімічні реагенти

Вологість ГПС,
% від.

τ, хв

Формула

Вміст в зразку, мг/г

ВВ

NiCl2

230

50

240

90

350

С6Н8О7

210

50

295

90

305

ПАН

NiCl2

225

50

82

90

85

С6Н8О7

208

50

265

90

285

ПЕТФ

NiCl2

220

50

36

90

76

С6Н8О7

204

50

160

90

222

ПП

NiCl2

282

50

45

90

345

С6Н8О7

310

50

280

90

470

Досить великий  τ ІВХС з ВВ, просочених водними розчинами С6Н8О7, при відносній вологості ГПС 50 % розширює можливості конструкційних рішень апаратурного оформлення процесів хемосорбції, у т.ч. у випадку ЗІЗОД, призначених для експлуатації в умовах сухого клімату і підвищеної температури повітря.
Характер вихідних кривих хемосорбції аміаку дозволяє констатувати, що в умовах дослідження встановлюється режим паралельного переносу фронту хемосорбції. При цьому ступінь використання (²спрацьовування²) поглинальної ємності ІВХС-ВВ з нанесеним NiCl2  складає 72,5 % та 84,1 %, а у випадках з нанесеною  С6Н8О7  – 90,7 % та 91,8 %  при відносній вологості ГПС 50 % і 90 % відповідно.
Результати досліджень показали перспективність використання в якості носіїв також інших ГВМ. Проте, оскільки промисловістю України випускається необхідний асортимент недорогих ГВМ з ПЕТФ волокон, їх використання для виготовлення ІВХС, на наш погляд, прийнятніше.
Технічні характеристики ІВХС «Екофіл-К», що використовуються для виготовлення ПГЕ, призначених  для спорядження ЗІЗОД, наведені в таблиці 2.

Таблиця 2 – Технічні характеристики ІВХС «Екофіл-К»


№ з/п

Назва показника

Одиниця виміру

КР

КС

1

Ширина

см

180 ± 5

170 ± 10

2

Товщина

мм

1,5 ± 0,5

3 ± 0,5

3

Нерівність за товщиною, не більше

%

10

10

4

Поверхнева щільність

г/м2

210 ± 10

200÷250 ± 10

5

Розривне навантаження смужки розміром 50 × 100 мм, не менше:
- у повздовжньому напрямку;
- у поперечному напрямку

Н

 

170
200

 

160 ÷ 220
250 ÷ 380

6

Подовження при розриві:
- у повздовжньому напрямку;
- у поперечному напрямку

%

 

120
150

 

140
125

7

Нормована вологість, не більше

%

11

11

8

Вміст хімічних реагентів, не менше

мг/г

185÷230

230 ÷ 260

9

Час захисної дії, не менше*

хв

180÷205

270 ÷ 300

* – при концентрації аміаку 15 ГДК
ІВХС «Екофіл-К» (К – маркування хемосорбентів основних газів згідно з діючою класифікацією; КР і КС – маркування хемосорбентів, що використовуються для спорядження респіраторів і саморятівників відповідно) виготовляються  дослідним виробництвом ФХІЗНСІЛ за ТУУ 33.1-01530125-032:2012, можливість використання ІВХС «Екофіл-К» у складі ЗІЗОД підтверджена Висновком санітарно-епідеміологічної експертизи МОЗ України № 05.03.02-04/120793 від 06.12.2012.
ІВХС «Екофіл-К», що вміщує, окрім означеної лимонної кислоти, ПАР згідно з Патентом [5], забезпечує збільшення τ приблизно у два рази. При цьому найкращі результати одержані при використанні в якості носіїв ГВМ з гідрофобних синтетичних волокон.

Список літератури
1. Эннан А.А. Импрегнированные волокнистые хемосорбенты / А.А. Эннан, В.И. Байденко, Ю.С. Захаренко // Энерготехнологии  и ресурсосбережение. – 2011. – № 1. – С. 50 –56.
2. Патент України на корисну модель № 43409, МПК В 01 D 39/00. Склад для просочування фільтруючого матеріалу / Еннан А.А., Захаренко Ю.С., Абрамова Н.Н.; – заявл. 21.04.2009,  № u200903898, опубл. 10.08.2009, Бюл. № 15.
3. Патент України на корисну модель № 43412, МПК В 01 D 39/00. Склад для просочування фільтруючого матеріалу / Еннан А.А., Захаренко Ю.С., Абрамова Н.Н.; заявл. 21.04.2009, № u200903919, опубл. 10.08.2009, Бюл. № 15.
4. Крешков А.П. Основы аналитической химии. Т 2. / А.П. Крешков. – М.: Химия, 1976. – 480 с.
5. Патент України на корисну модель № 79642, МПК В 01 39/00. Склад для просочування фільтруючого матеріалу / Еннан А.А., Захаренко Ю.С., Абрамова Н.Н.; заявл. 15.11.2012, № u201213011, опубл. 25.04.2013, Бюл. № 8.

Результати розробки і впровадження імпрегнованих волокнистих хемосорбентів основних газів [Електронний ресурс]  / [Еннан А.А., Захаренко Ю.С., Абрамова Н.М., Хома Р.Є.] // Режим доступу: http://eco.com.ua/content/rezultaty-rozrobky-i-vprovadzhennya-impregnovanyh-voloknystyh-hemosorbentiv-osnovnyh-gaziv

Оцінка: 
0
No votes yet