正確發(fā)揮活性炭在防毒面具中的作用

1、正確發(fā)揮活性炭在防毒面具中的作用 1引言 隨著工業(yè)化程度的不斷提升，化學(xué)工業(yè)的飛速發(fā)展，由此產(chǎn)生的各種危害也日益增多，這些危害不僅對環(huán)境造成污染，也對人類自身的健康造成影響，特別對在有污染物排放的企業(yè)工作的勞作者，他們是污染的直接受害者，如不進(jìn)行安全的個體防護(hù)，最終會導(dǎo)致各種職業(yè)病，甚至有生命危險為了預(yù)防控制職業(yè)病，保護(hù)勞作者的健康，我國在2002-5-1日開始實施中華人民共和國職業(yè)病防治法，這是我國開展勞作保護(hù)工作的重要法律依據(jù)，其中法定的職業(yè)病中有80與呼吸系統(tǒng)有關(guān)，那么可見呼吸系統(tǒng)的防護(hù)是個體防護(hù)裝備的重點。 過濾式防毒面具是一種在不缺氧即含氧量大于18的環(huán)境下佩戴的呼吸防護(hù)用品，其作用

2、是將染毒的氣體、放射性灰塵及細(xì)菌、病毒等過濾，使配戴者呼吸凈化后的空氣，而濾毒罐盒作為過濾元件是過濾式防毒面具的重要組成部分，起過濾作用的裝填層是由顆顆料狀的活性炭或浸漬活性炭組成，它依靠活性炭的物理吸附和浸漬活性炭的化學(xué)吸附以及催化吸附濾除各種有毒氣體。 2活性炭的性質(zhì) 活性炭是以優(yōu)質(zhì)煤或果殼為原料，經(jīng)過加工成型、炭化、活化等工藝過程制成的一種多孔性的主要含碳、含少量氫和氧等元素的物質(zhì)，具有一定的機械強度和高度發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)及龐大的比表面積每一克活性炭就有幾百平方米的表面積，因而具有極深的吸附能力，包括了物理吸附、化學(xué)吸附和催化吸附等，在各行業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用：如用于脫色、脫臭、脫硫、脫苯

3、。在個體防護(hù)中利用活性炭的這一特點，針對不同類型的毒氣，生產(chǎn)了各種顆?；钚蕴亢徒n活性炭，作為工業(yè)防毒面具的裝填層。 由于原材料和制造工藝不同，活性炭的孔隙系統(tǒng)呈多分散分布，包含微孔、中孔、大孔，孔徑分別為，20?、20?2000?、2000?，微孔的大小與分子尺寸相當(dāng)，而大孔則能用一般光學(xué)顯微鏡觀察到，正是這種寬大的孔隙分布使得活性炭能吸附各種不同大小的分子，無顯著的選擇性，也就是受干擾的因素很多。它的化學(xué)組成主要含碳決定了它的表面呈非極性特征。因而，活性炭的吸隊特性可以顯示出極其復(fù)雜的多樣性，而且有一些特性是區(qū)別于其它類型的吸附劑?；钚蕴康奈侥芰捶雷o(hù)時間可用下面的麥克林伯格方程來描述：

4、 =a0 (H-h) / c0 V 1 式中：防護(hù)時間，min a0活性炭吸附容量，mg/cm3 b0毒氣濃度，mg/L V氣流比速，L/(min?cm2) H炭層厚度，cm h無效層厚度，cm 由上式可知，活性炭的吸附容量越大，炭層的厚度越厚，防護(hù)時間就越長，反之，毒氣濃度越大，氣流比速越大，防護(hù)時間就越短，但上式卻沒有提及濕度等對防護(hù)時間的影響，對這些因素的影響，一般使用者也缺乏足夠的了解和應(yīng)有的重視，下面采納三組3號濾毒盒即利用活性炭的物理吸附凈化有機氣體并與過濾式防毒面具配套為樣品，進(jìn)行不同毒氣濃度、空氣濕度和試驗氣流量時的防護(hù)時間測定，以明確這些因素的綜合影響。 3影響活性炭吸附性能

5、的幾個因素 3.1毒氣濃度的影響1997煤質(zhì)顆粒活性炭試驗方法防護(hù)時間的測定的測定方法。用1型動態(tài)吸附分析裝置，在溫度為20，空氣相對濕度為50±3，通過濾毒盒的試驗氣流量為30±0.3L/min的試驗條件下，將含有一定苯蒸氣的混合空氣不斷的通過濾毒盒，從通入毒氣開始計時，至毒氣透過濾毒盒，且濃度達(dá)到規(guī)定值用2的NaNO2硫酸溶液為指示劑，這段時間間隔為該濾毒盒對苯蒸氣的防護(hù)時間；而苯蒸氣的濃度則是依據(jù)防護(hù)時間內(nèi)舟形瓶中苯的減少量及試驗氣流量計算得出，濃度的大小則通過控制流量計的液柱高度來實現(xiàn)；將第一組樣品，測定在不同濃度苯蒸氣中的防護(hù)時間，得出如下結(jié)果，見表1，為便于比較

6、，將所測得的防護(hù)時間通過下式換算為標(biāo)準(zhǔn)濃度關(guān)于3號濾毒盒的標(biāo)準(zhǔn)濃度為5.0mg/L下的防護(hù)時間，即標(biāo)準(zhǔn)防護(hù)時間。 t標(biāo)準(zhǔn)t實測?C實測/C標(biāo)準(zhǔn)2 式中： t標(biāo)準(zhǔn)濾毒罐盒的標(biāo)準(zhǔn)防護(hù)時間，min t實測試驗濃度下的防護(hù)時間，min C實測試驗毒氣的濃度，mg/L C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)濃度，mg/L 見表 從表1可以看出，這是對麥克林伯格方程的一個充分驗證，在其它試驗條件相同的狀況下，苯濃度不同，防護(hù)時間絕對是有差異的，活性炭是一種表面能量分布不均勻的吸附劑，它對低濃度的蒸汽或分子有較強的吸附能力，所以苯蒸氣濃度低，防護(hù)時間就長；苯蒸氣濃度高，防護(hù)時間就短；即濾毒盒的防護(hù)時間的長短，與所處的工作環(huán)境有很

7、大的關(guān)系，工作環(huán)境中污染物的濃度低，則防毒面可佩戴的時間就長，否則可佩戴的時間就短。所以使用者在佩戴時，最好要明確所處的工作環(huán)境中毒氣濃度是多大；另外是否還有其它影響防護(hù)時間的組分，因活性炭能吸附各種不同大小的分子，吸附時無顯著的選擇性，也能估計所佩戴的濾毒盒可以佩戴的時間有多長，才能保證防毒面具的有效防護(hù)。 3.2 空氣濕度的影響 將第二組3號濾毒盒去掉密封包裝，暴露在相對濕度為7280的潮濕空氣中，在不同時間后，同試驗一的試驗裝置和試驗條件下測試防護(hù)時間，結(jié)果見表2 見表 從表2可以看出，樣品在潮濕的空氣中暴露的時間越長，防護(hù)時間就越短，而且從盒的增重也能看出，暴露的時間越長，增重越大，防

8、護(hù)時間的下降也更為顯然，此試驗受條件限制，暴露的時間不夠長，如能在潮濕的空氣中暴露的時間加長，結(jié)果會更顯然。 曾經(jīng)有一個企業(yè)的產(chǎn)品原來質(zhì)量一直較好，可有一次樣品委托檢驗后，標(biāo)準(zhǔn)防護(hù)時間只有15min,而GB28901995中規(guī)定，3號濾毒盒的標(biāo)準(zhǔn)防護(hù)時間須達(dá)到45min,才能合格，為了分析原因，我們將同一批濾毒盒中的活性炭取出，置于烘箱中烘干4h，取出并冷卻，然后重新裝入濾毒盒，烘干前后的重量分別為98克和84克都包括盒體，差值達(dá)到14克，說明活性炭已附了空氣中的潮氣和其它氣體，使吸附容量大大降低，導(dǎo)致防護(hù)時間大大縮短，但經(jīng)過烘干處理后的同一批濾毒盒的標(biāo)準(zhǔn)防護(hù)時間又提升到了70min，由此可見

9、濕度的影響程度很大。對此，提醒生產(chǎn)者關(guān)于活性炭產(chǎn)品一定注意要有密性包裝；而對使用者則應(yīng)注意使用活性炭產(chǎn)品時，只有包裝完好、且在有效期內(nèi)的產(chǎn)品，才能放心使用；否則寧可舍棄，也要保證個體防護(hù)的有效性。并且在夏季或潮濕的環(huán)境中使用該產(chǎn)品時，防護(hù)時間也會相應(yīng)減少。 需要說明的是，這里討論的影響規(guī)律是指以活性炭的物理吸附為基礎(chǔ)得出的，它吸附的對象是低沸點、易揮發(fā)的有機氣體。而關(guān)于其它的吸附機理，可能有不同的規(guī)律，使用時要注意區(qū)別對待。 3.3試驗氣流量的影響 GB28901995過濾式防毒面具通用技術(shù)條件中規(guī)定的試驗氣流量是30±0.3L/min，這是依據(jù)人的平均呼吸量而定的；而實際工作時，每

10、人的呼吸量會因人的肺活量和工作強度不同而不同，可從20L/min靜態(tài)變化到150L/min(劇烈運動狀態(tài))，變化范圍不是較大；為了觀察呼吸量大小對防護(hù)時間的影響，對第三組3號濾毒盒做了如下試驗，在溫度、空氣相對濕度、苯濃度等其它試驗條件基本不變，試驗過程同試驗一的狀況下，提升試驗時氣體的流量，測試防護(hù)時間，得到如下結(jié)果表3。 見表 從上面的結(jié)果可看出，試驗氣流量與防護(hù)時間是成反比的，即流量越大，防護(hù)時間越短；因為活性炭的吸附容量是一定的，也就是說，佩戴了裝有活性炭的防護(hù)用品，其實際的防護(hù)時間會隨每個人的肺活量和勞作強度不同而有很大差異；所以對同樣的防護(hù)用品，其實際的防護(hù)時間不僅要合計環(huán)境的影響

11、，還要合計每個人身體狀況的差異和工種的不同。對肺活量大的人和從事勞作強度大的工種的用戶，所佩戴的防護(hù)用品，其有效的防護(hù)時間比其他人肯定會少。 4結(jié)束語 以上試驗是依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)在規(guī)定的實驗室條件下如有限定的溫度、濕度、氣體流量等，而且是用單一有害氣體做代表物，得出的結(jié)論，那么面對實際的作業(yè)環(huán)境，狀況比較復(fù)雜，首先是溫度、濕度不恒定，且每個人的呼吸量有差異，特別是環(huán)境中污染物組成不是單一的，加上過濾元件的制備和裝填過程能否堅持一致，而且現(xiàn)在又沒有有效的指示防護(hù)失效的方法，給使用者帶來安全隱患。而從上述試驗的結(jié)果分析，了解了濃度、空氣濕度和試驗氣流量對活性炭防護(hù)時間的影響，這些因素對防毒面具能否起到有效的作用是非常關(guān)鍵的，綜合合計以上因素，為了有效利用活性炭的特性，保證防毒面具的正確使用，應(yīng)注意以下幾點： 4.1對生產(chǎn)個體防護(hù)用品的企業(yè)，要嚴(yán)格控制活性炭的制備條件和裝填工序，保證產(chǎn)品的質(zhì)量，對產(chǎn)品要有密封包裝，并注意標(biāo)明各種標(biāo)識防護(hù)對象及標(biāo)準(zhǔn)防護(hù)時間、生產(chǎn)日期、有效期限、使用說明、注意事項等保證用戶安全、正確的使用； 4.2對使用個體防護(hù)用品的工業(yè)部門，首先是要保證提供合格的產(chǎn)品，有關(guān)部門對作業(yè)環(huán)境中污染物要進(jìn)行定性和定量的檢測，對使用者進(jìn)行必要的職業(yè)衛(wèi)生培訓(xùn)，并對每個人進(jìn)行肺活量制定，對勞作強度不同的工種要區(qū)別對待，以便能用標(biāo)示的標(biāo)準(zhǔn)防護(hù)時間和實際的濃度用公式2估算實際環(huán)