Når du arbejder i en forurenet atmosfære, for at forhindre indånding af giftige stoffer i gasform i kroppen, bruges der ofte lette, komfortable og billige filtreringsmidler til personlig åndedrætsbeskyttelse RPE ( respiratorer , gasmasker ). De giver arbejdere åndbar luft ved at rense den omgivende luft i gasmaskefiltre. Levetiden for sådanne filtre er begrænset, og den afhænger af brugsbetingelserne [1] : den kemiske sammensætning og koncentration af forurenende gasser i luften; temperatur og fugtighed [2] af luft; luftforbrug (alvorligheden af det udførte arbejde); og filterets og sorbentens egenskaber. I praksis kan det variere i et meget bredt spektrum – fra flere minutter til tiere og hundredvis af timer. For at opretholde arbejdstagernes sundhed skal filtre udskiftes rettidigt. Der er forskellige måder at bestemme, hvornår filtre skal udskiftes [3] .
I lang tid blev reaktionen fra arbejderens sanseorganer brugt til at erstatte filtrene: der var en lugt under masken [4] , irritation af slimhinderne i åndedrætsorganerne, øjne - det er tid til at skifte filtrene (og der var ingen andre måder [5] ). Men denne metode blev brugt med begrænsninger - ikke alle gasser har en lugt og andre "advarende" egenskaber ved farlige koncentrationer. Videreudvikling af videnskaben har vist, at selv de gasser, der (som man troede) har gode advarselsegenskaber, er dette en upålidelig metode. Det viste sig, at der i en gruppe mennesker på grund af kroppens individuelle karakteristika er arbejdere med nedsat følsomhed – og de udskifter filtrene for sent. Sådanne arbejdere kan for nogle gasser udgøre en betydelig del af deres samlede antal. Derfor har udskiftning af filtre i overensstemmelse med sanseorganernes subjektive reaktion siden 1998 været fuldstændig forbudt [6] . Nu, på grund af det meget lille antal gasser, for hvilke der er filtre med indikatorer, der advarer arbejderen om slutningen af deres levetid , [7] [8] er planlagt udskiftning (baseret på målt eller beregnet levetid) blevet den vigtigste metode [9] [10] .
Senere begyndte den samme tilgang at blive brugt i Australien, EU og andre udviklede lande. I Den Russiske Føderation, under foreløbige og periodiske medicinske undersøgelser af arbejdere, der bruger RPE med helmasker med panoramaglas, kontrolleres deres evne til at detektere afslutningen af luftrensning med filteret ikke; og ved brug af RPE med halvmasker til beskyttelse mod gasser, udføres der ikke lægeundersøgelser [11] (i modsætning til i USA).
Som den vigtigste måde at bestemme behovet for at udskifte filtre anbefalede det sovjetiske katalog [12] at bruge tabeller med levetidsværdier for filtre af alle typer (for en række forskellige koncentrationer af snesevis af skadelige gasser).
Nogle skadelige gasser kan absorberes af sorbenter , normalt faste materialer med et stort specifikt overfladeareal (f.eks. aktivt kul ) [13] . Typisk fremstilles sådanne sorbenter i form af granulat og fyldes med et filterhus. Når forurenet luft passerer gennem filteret, absorberer sorbenten selektivt skadelige stoffer og holder dem på overfladen. Når sorbenten bliver mættet, mister den sin evne til at tilbageholde gasser, og forurenet luft begynder at passere gennem filteret. Ved langvarig drift af filteret stiger koncentrationen af skadelige stoffer i den rensede luft og kan overstige MPC . Således er levetiden for adsorberende gasfiltre begrænset. Bindingen af gasser på overfladen af sorbenten er en reversibel proces, og under visse forhold kan der forekomme desorption - frigivelse af bundne gasser til den rensede luft. Et sorbents evne til at binde forskellige gasser afhænger af gassens kemiske egenskaber, temperatur og andre faktorer. For bedre absorption af nogle skadelige gasser tilsættes stoffer til filteret, som danner stærkere bindinger til disse gasser. Så tilsætning af jod forbedrer absorptionen af kviksølv , metalsalte - ammoniak , metaloxider - sure gasser [14] .
| skadeligt stof | Tilsætningsstof |
|---|---|
| Fosgen , klor , arsin | kobber / sølv salte |
| Svovlbrinte , mercaptaner | jernoxid |
| Aldehyder | Mangan(IV)oxid |
| Ammoniak | Phosphorsyre |
| Sure gasser, kulstofdisulfid | Kaliumcarbonat |
| Svovlbrinte , phosphin , kviksølv , arsin , radioaktivt methyliodid | Kaliumiodid |
| svovlbrinte | Kaliumpermanganat |
| Arsin , phosphin | Sølv |
| Merkur | Svovl |
| Ammoniak , aminer , kviksølv | Svovlsyre |
| Radioaktivt methyliodid | Triethylendiamin (TEDA) |
| Hydrogencyanid | Zinkoxid |
Nogle skadelige stoffer kan tilbageholdes på grund af dannelsen af kemiske bindinger med overfladen af sorbenten. For eksempel beskrives kobbersaltes evne til at danne komplekse forbindelser med ammoniak [13] . Den kemiske binding af skadelige stoffer er stærkere og som regel irreversibel. Dette gør det muligt at bruge gasfilteret gentagne gange, så længe der er nok ubrugt absorbent i det. Levetiden for sådanne filtre er begrænset.
Nogle giftige stoffer kan uskadeliggøres ved kemisk omdannelse. Til dette bruges forskellige katalysatorer, stoffer, der ikke forbruges under en kemisk reaktion. For eksempel kan hopcalite bruges til at oxidere giftig kulilte til harmløs kuldioxid . Effektiviteten af denne katalysator reduceres kraftigt ved høj luftfugtighed. For at filteret skal fungere korrekt, er der derfor installeret en ekstra tørretumbler foran katalysatoren. Når tørretumbleren er mættet med vanddamp, falder effektiviteten af katalysatoren betydeligt, og filteret begynder at passere kulilte . Levetiden for sådanne gasmaskefiltre er begrænset.
Katalytisk nedbrydning kan også forekomme, når filtrerende PPE bruges til at beskytte mod nikkel eller jerncarbonyl. Mulige muligheder for oxidation med atmosfærisk oxygen:
2 Ni(CO) 4 + O 2 → 2 NiO + 8 CO
Ni(CO) 4 + O 2 → NiO + 3 CO + CO 2
4 Fe(CO) 5 + 3 O 2 → 2 Fe 2 O 3 + 20 CO
Luftrensning med sorbentfiltre på grund af adsorption er udbredt, men i nogle tilfælde gør brugen af sådanne filtre desorption vanskelig. Hvis filterets levetid er lang ved kontinuerlig brug, betyder det ikke altid, at det kan bruges i lang tid, hvis det er planlagt at bruge det periodisk. Når de bruges for første gang, akkumulerer de sorbentlag, der er placeret ved det forurenede luftindtag, molekyler af giftige gasser. Under opbevaring (for eksempel i løbet af lørdag og søndag), hvis molekylerne tilbageholdes dårligt af sorbenten, kan de flytte til udløbet for den rensede luft. Derefter, i begyndelsen af applikationen for anden gang, selv i en uforurenet atmosfære, kan koncentrationen af giftige gasser i den "rensede" luft overstige MAC.
Hvis luften er forurenet med to eller flere gasser, forhindrer deres molekyler hinanden i at optage steder på overfladen og i porerne af aktivt kul. Dårligere tilbageholdte molekyler fortrænges af andre. Som et resultat, efter at sorbenten er mættet med et mindre tilbageholdt stof, ophører det med at rense luften fra det (for eksempel ved samtidig indfangning fortrænges svovlbrinte af kulstofdisulfid [17] ). Men på dette tidspunkt fortrænges de allerede fangede molekyler fra sorbenten til luften af molekyler af bedre tilbageholdte stoffer. De kommer ind i luftstrømmen, som allerede er ophørt med at blive renset for dette (dårligt tilbageholdte) stof, og koncentrationen af et sådant stof i luften, der er passeret gennem filteret, kan overstige koncentrationen i den urensede luft. Figuren viser, hvordan forskydningen af acetonemolekyler med styrenmolekyler fører til, at (ved brug af filteret i tilstrækkelig lang tid) kan koncentrationen af acetone i renset luft overstige koncentrationen i urenset luft med 3 gange.
I nogle tilfælde kan det stof, der fortrænger et giftigt stofs molekyler ind i masken, være vanddamp, som altid er til stede i luften [18] .
Gasfiltre, der giver beskyttelse mod en kombination af forskellige gasser, indeholder de nødvendige absorbere til at fange disse gasser og er underlagt alle relevante restriktioner.
Afhængig af de skadelige gasser, de anvendte gasmaskefiltre og tilrettelæggelsen af brugen af åndedrætsværn, har der været og bliver brugt forskellige metoder til at udskifte filtrene.
Historisk set kom gasfiltrerende RPE i udbredt brug efter introduktionen af kemiske våben . Det fuldstændige fravær af anordninger til påvisning af gasser, brugen af nye kemiske krigsførende midler og det faktum, at hvis det i en gruppe mennesker med forskellig følsomhed af lugteorganet er nok, at gassen kan detekteres af én person - førte til brug af sansernes subjektive reaktion til at bestemme filtrets levetid. Men selv i denne situation blev der taget hensyn til forskellige individuelle følsomheder. Så i den franske hær blev soldater med en god lugtesans udvalgt som "observatører Z" (for at opdage begyndelsen af et gasangreb) [19] . Denne tilgang blev senere meget brugt i industrien til at erstatte filtre [20] . Forholdene var imidlertid mærkbart forskellige fra de militære - den gode følsomhed af en arbejders lugteorganer (ved hjælp af en gasmaske) kunne ikke hjælpe en anden, med værre følsomhed, til at opdage slutningen af levetiden. Men det lave udviklingsniveau inden for videnskab og teknologi gjorde det vanskeligt at udvikle sikrere metoder til udskiftning af filtre.
Efterhånden som sorbenten, den kemiske absorber (eller tørremidlet - ved brug af katalysatorer) er mættet, stiger koncentrationen af skadelige gasser i den rensede luft gradvist. Hvis en arbejder føler en karakteristisk lugt, smag, irritation af åndedrætsorganerne osv. (op til svimmelhed, hovedpine og anden mulig forringelse af velvære, herunder bevidstløshed), så er sådanne tegn (kaldet "advarselsegenskaber" i USA [21 ] ) angiver behovet for at forlade det forurenede område og udskifte filteret med et nyt. Derudover kan disse tegn indikere en løs pasform af masken til ansigtet. Historisk set er denne udskiftningsmetode den ældste.
Hvis skadelige gasser i koncentrationer under MPC har advarselsegenskaber, vil udskiftning af filtre som regel ske rettidigt. Brugen af denne metode kræver ikke brug af specielle (dyrere) filtre og ekstra udstyr; filtre udskiftes om nødvendigt, da filtrenes absorptionskapacitet er forbrugt uden beregninger. Filterets sorptionskapacitet er fuldt opbrugt ved udskiftningstidspunktet (hvilket reducerer omkostningerne til åndedrætsværn).
Ulempen ved denne metode er, at mange skadelige gasser ikke har advarselsegenskaber. For eksempel opregner 3M-håndbogen [22] mere end 500 skadelige gasser, hvoraf 62 ikke har nogen advarselsegenskaber, og yderligere 113 skadelige gasser er mærket som stoffer, for hvilke det ikke vides, om de har advarselsegenskaber. Derfor vil udskiftning af filtre i en række tilfælde, når der opstår en lugt under masken, føre til forgiftning af arbejdere med forurenet luft, der overstiger MPC for skadelige stoffer. Tabellen viser, i hvilken koncentration (udtrykt i MPC ) mennesker i gennemsnit reagerer på lugten af forskellige skadelige gasser:
Tabel 1. Nogle skadelige stoffer med dårlige advarselsegenskaber [22] :
| Titel (CAS) | Gennemsnitlig skift MPC RH , ppm (mg/m³) | Den koncentration, hvor 50% af mennesker begynder at lugte, MPC |
|---|---|---|
| Ethylenoxid (75-21-8) | 1 (1,8) | 851 |
| Arsin (7784-42-1) | 0,05 (0,2) | op til 200 |
| Pentaboran (19624-22-7) | 0,005 (0,013) | 194 |
| Klordioxid (10049-04-4) | 0,1 (0,3) | 92,4 |
| Methylenbiphenylisocyanat (101-68-8) | 0,005 (0,051) | 77 |
| Diglycidylether (2238-07-5) | 0,1 (0,53) | 46 |
| Vinylidenchlorid (75-35-4) | 1 (4,33) | 35,5 |
| Toluen-2,6-diisocyanat (91-08-7) | 0,005 (0,036) | 34 |
| Diborane (19287-45-7) | 0,1 (0,1) | 18-35 |
| Ditian (460-19-5) | 10 (21) | 23 |
| Propylenoxid (75-56-9) | 2 (4,75) | 16 |
| Methyl 2-cyanoacrylat (137-05-3) | 0,2 (1) | ti |
| Osmiumtetroxid (20816-12-0) | 0,0002 (0,0016) | ti |
| Benzen (71-43-2) | 1 (3,5) | 8.5 |
| 1,2-epoxy-3-iso-propoxypropan (4016-14-2) | 50 (238) | 6 |
| Hydrogenselenid (7783-07-5) | 0,05 (0,2) | 6 |
| Myresyre (64-18-6) | 5(9) | 5.6 |
| Fosgen (75-44-5) | 0,1 (0,4) | 5.5 |
| Methylcyclohexanol (25639-42-3) | 50 (234) | 5 |
| 1-(1,1-dimethylethyl)-4-methylbenzen (98-51-1) | 1 (6,1) | 5 |
| Perchlorylfluorid (7616-94-6) | 3 (13) | 3.6 |
| Cyanogenchlorid ( 506-77-4 ) | 0,3 (0,75) [23] | 3.2 |
| Maleinsyreanhydrid (108-31-6) | 0,1 (0,4) | 3.18 |
| Hexachlorcyclopentadien (77-47-4) | 0,01 (0,11) | 3 |
| 1,1-dichlorethan (75-34-3) | 100 (400) | 2.5 |
| Klorbrommethan (74-97-5) | 200 (1050) | 2 |
| N-propylnitrat (627-13-4) | 25 (107) | 2 |
| Iltdifluorid (7783-41-7) | 0,05 (0,1) | 1.9 |
| Methylcyclohexan (108-87-2) | 400 (1610) | 1.4 |
| Chloroform (67-66-3) | 10 (49) | 1.17 |
Liste [24] giver en ikke-udtømmende liste over skadelige gasser, der har ingen eller dårlige advarselsegenskaber, mens Liste [25] opregner gasser, for hvilke det ikke er fastslået, om de har advarselsegenskaber eller ej. Det er indlysende, at hvis tærsklen for opfattelse af lugten af pentaboran er 194 MPC, så med luftforurening på 10 MPC, er udskiftning af filtre, når en lugt opstår under masken, i princippet umulig.
Praksis viser, at selv i tilfælde, hvor gasser har advarselsegenskaber, sker rettidig udskiftning af filtre ikke altid, da tærsklen for følsomhed over for forskellige lugte varierer fra person til person. En lærebog om åndedrætsværn i industrien [26] nævner en undersøgelse [27] , som viser, at 95 % af en gruppe mennesker i gennemsnit kan have en individuel tærskel for lugtefølsomhed i området fra 1/16 til 16 af gennemsnits værdi. Det betyder, at 2,5 % af mennesker ikke vil være i stand til at lugte i en koncentration, der er 16 gange større end den gennemsnitlige tærskel for lugtopfattelse. Hos forskellige mennesker kan værdien af følsomhedstærsklen variere med to størrelsesordener. Det vil sige, at halvdelen af personerne ikke vil lugte ved en koncentration svarende til den gennemsnitlige følsomhedstærskel, og 15 % af mennesker vil ikke lugte ved en koncentration, der er 4 gange følsomhedstærsklen . Folks evne til at lugte er meget afhængig af, hvor meget opmærksomhed de giver til det. Følsomhed over for lugte kan falde, for eksempel ved forkølelse og andre sygdomme. Menneskers evne til at opdage lugt afhænger også af det arbejde, de udfører: hvis det kræver koncentration, reagerer folk ikke på lugten. Ved langvarig eksponering for skadelige gasser med lav koncentration kan der opstå "afhængighed", hvilket reducerer følsomheden. I alle disse tilfælde kan indånding af luft, der overstiger maksimalgrænseværdien for skadelige stoffer, gå ubemærket hen.
Derfor, i overensstemmelse med kravene i den nye arbejdssikkerhedsstandard fra 1997 af OSHA Occupational Safety and Health Administration , var brugen af denne metode til udskiftning af gasmaskefiltre fuldstændig forbudt i USA [21] .
Ved kontrol af gasfiltre, der blev udskiftet "på lugtforekomsten" (i Iran), viste det sig, at 7 ud af 10 holdt op med at beskytte arbejdere [28] .
Hopcalite- katalyserede filtre bruges ofte til kuliltebeskyttelse . Når den bruges, forbruges katalysatoren ikke, men dens beskyttende egenskaber svækkes kraftigt med stigende luftfugtighed. For at undgå dette er der installeret en affugter i sådanne filtre. Når tørretumbleren er mættet, stiger filterets vægt markant. Denne funktion blev brugt til at bestemme genanvendeligheden af gasmaskefilteret. Eksempelvis er der i albummet “Individual Respiratory Protective Equipment” [29] beskrevet gasmaskefiltre af mærket “CO”, som skulle have været udskiftet med en vægtstigning (i forhold til den oprindelige) med 50 gram.
Ovennævnte album [29] og kataloget "Industrielle gasmasker og åndedrætsværn" [12] beskriver sovjetiske gasmaskebokse af mærket "G", designet til at beskytte mod kviksølv. Deres levetid var begrænset til 100 timers brug (boks uden partikelfilter) eller 60 timers brug (boks med partikelfilter), hvorefter filteret skulle udskiftes med et nyt.
I den engelske udgave af Respiratory Protection. Principper og anvendelser” [30] og artiklen “A Non-destructive Test of Vapor Filters” [31] beskriver en metode til ikke-destruktiv bestemmelse af den resterende levetid for brugte og nye gasfiltre. For at gøre dette ledes forurenet luft gennem filteret, og koncentrationen af forurenende stoffer i den rensede luft måles. Nøjagtig måling af koncentrationen af forurenende stoffer i den rensede luft giver dig mulighed for at estimere mængden af ubrugt sorbent. For at reducere effekten af test på levetiden anvendes en kortvarig tilførsel af forurenet luft. Faldet i sorptionskapacitet som følge af test er omkring 0,5 % af sorptionskapaciteten af et nyt filter. Metoden blev også brugt til 100 % kvalitetskontrol af filtre fremstillet af det engelske firma Martindale Protection Co (10 mikroliter 1-bromobutan blev sprøjtet ind i luftstrømmen), og til test af filtre udstedt til arbejdere hos Waring Ltd og Rentokil Ltd. Metoden blev brugt af Chemical Defence Establishment i begyndelsen af 1970'erne. Der blev udstedt et patent for denne verifikationsmetode [32] .
Kataloget "Personligt beskyttelsesudstyr til jernbanetransportarbejdere" [33] beskriver kort to metoder til objektiv vurdering af graden af mætning af sorbenten i et gasmaskefilter. Forfatteren af afsnittet "Universal RPE" T. S. Tikhova anbefalede brugen af spektrale og mikrokemiske metoder. Den spektrale metode er baseret på at bestemme tilstedeværelsen af et skadeligt stof i en gasmaskeboks ved at tage prøver og derefter analysere det på et steeloskop. Den mikrokemiske metode er baseret på lag-for-lag-bestemmelse af tilstedeværelsen af et skadeligt stof i gasmaskeladningen ved at tage en prøve med efterfølgende analyse ved en kemisk metode.
For de mest giftige stoffer blev det, ud over metoden til fastsættelse af tidspunktet for brug af filteret, anbefalet at bruge den spektrale metode (arsen og fosforbrinte, phosgen, fluor, organochlorforbindelser, organometalliske forbindelser og mikrokemiske metoder (blåsyre). cyanogen).
Desværre er det i begge tilfælde ikke beskrevet, hvordan ladningsprøven fjernes fra filterhuset (de skilles normalt ikke ad), og om det efterfølgende vil være muligt at bruge filteret, hvis analysen viser, at det indeholder en tilstrækkelig stor mængde af umættet sorbent.
Den amerikanske sundheds- og sikkerhedsstandard for dette farlige stof ( 29 CFR 1910.1051 ) giver specifik vejledning om udskiftningsintervallerne for gasfiltre ( valg af åndedrætsværn 1910.1051(h)(3)(i) ) baseret på overholdelse af minimumskrav og forventede betingelser for brug af åndedrætsværn til beskyttelse mod 1,3-butadien .
| Koncentration af et skadeligt stof | Interval for filterskift |
|---|---|
| op til 5 MPC | hver 4. time |
| op til 10 MPC | hver 3. time |
| op til 25 MPC | hver 2. time |
| op til 50 MPC | hver time |
| Over 50 MPC | Arbejdsgiveren er forpligtet til kun at anvende isolerende RPE - tilstrækkeligt effektivt |
Hvis virksomheden har et laboratorium, der giver dig mulighed for at simulere brugen af filtre under produktionsforhold (ved at føre luft igennem dem, der er forurenet på samme måde som luften i produktionslokaler), så kan du eksperimentelt fastslå filterets levetid. Denne metode er især effektiv, når luften er forurenet med en blanding af forskellige gasser og/eller dampe, der påvirker deres absorption af filteret på forskellige måder (en matematisk model for samspillet mellem forskellige gasser under deres filtrering er blevet udviklet relativt for nylig). Dette kræver dog præcise oplysninger om luftforurening, og det er normalt ikke konsekvent.
En anden mulighed for at bruge laboratorietest er at kontrollere den resterende levetid for allerede brugte filtre. Hvis det er stort, kan sådanne filtre under sådanne forhold bruges længere (i nogle tilfælde gentagne gange). I dette tilfælde er præcise oplysninger om den kemiske sammensætning og koncentration af forurenende stoffer ikke påkrævet. De opnåede oplysninger om filtrenes levetid giver dig mulighed for at planlægge deres udskiftning. Ulempen ved denne metode er, at sådanne test kan kræve brug af komplekst og dyrt udstyr, der kræver kvalificeret vedligeholdelse, hvilket ikke altid er muligt. Ifølge en undersøgelse [34] udførte omkring 5 % af alle virksomheder i 2001 i USA udskiftningen af gasmaskefiltre baseret på resultaterne af laboratorietests.
Produktionstest af filtreHvis koncentrationen af forurenende stoffer ikke er konstant, og der ikke er mulighed (udstyr, kvalificeret personale) for at teste filtre under laboratorieforhold, der simulerer produktion, kan du kontrollere, om filtrene udskiftes til tiden . For at gøre dette er det muligt at bestemme forureningen af den luft, der renses af filteret, på det tidspunkt, hvor filterets brugsperiode på arbejdspladsen slutter eller er tæt på at være færdig. Hvis en række af sådanne målinger viser, at forureningen af den rensede luft ikke overstiger det tilladte niveau, så kan vi med stor sandsynlighed antage, at filtrene ikke udskiftes sent. Denne verifikationsmetode kan bruges til at kontrollere kvaliteten af åndedrætsbeskyttelsesprogrammet (den del af det, hvor filterudskiftningsproceduren bestemmes). En anden fordel ved metoden er, at den giver dig mulighed for at tage hensyn til brugsbetingelserne - for eksempel ved høj luftfugtighed giver computerprogrammer (beskrevet i næste afsnit) indtil videre (2019) dig ikke altid mulighed for nøjagtigt at forudsige tiden af beskyttende handling.
For at bruge denne metode kan du for eksempel bede arbejderen om at forlade den forurenede atmosfære; fjern et af filtrene; installer en tee på masken og et filter på tee; og tilslut en prøveudtagningsslange til T-shirten. Efter at medarbejderen kommer ind i den forurenede atmosfære, udtages luftprøver fra tee. Dette giver dig mulighed for at få en prøve, der har passeret filteret (men ikke fra masken - inhalationsventilen tillader ikke luft ind i tee). Prøveluften kan føres gennem et passende indikatorrør , som giver dig mulighed for at bestemme koncentrationen af et skadeligt stof i den rensede luft. Som T-shirt kan du bruge et standard armatur til at teste maskens isolerende egenskaber [10] .
Iranske arbejdssikkerhedsspecialister brugte denne metode på en malerfabrik og fandt ud af, at filtrene i de fleste tilfælde blev skiftet for sent. Efter justering af filterskifteskemaet viste denne metode, at filtrene altid blev skiftet til tiden [35] .
Denne metode tillader dig ikke at bestemme tidspunktet for beskyttelseshandlingen før brugen af RPE. I udviklede lande er der siden 1970'erne blevet udført videnskabelige undersøgelser for at bestemme, om det er muligt at beregne levetiden for gasmaskefilteret i en respirator, hvis betingelserne for dets brug er kendte. Dette gør det muligt at udskifte filtrene rettidigt uden brug af komplekst og dyrt udstyr, hvis luftforurening er kendt.
Computersoftware til beregning af filterlevetid
I USA har Jerry Wood , en specialist ved Los Alamos National Laboratory , siden 1980'erne, været engageret i videnskabelig forskning inden for matematisk modellering af levetiden for gasmaskefiltre [36] [37] [38] [ 39] [40] [41] [42] ; og andre forskere [43] . Ved at bruge Dubinin -Radushkevich adsorptionsisotermen [44] udviklede og forbedrede Wood i lang tid en matematisk model og software, som nu gør det muligt at beregne ikke kun filtrenes levetid (med kendte egenskaber for sorbenten, dens mængde og geometriske form af filtre). filteret), når det udsættes for ethvert stof, men også når det udsættes for blandinger (når nogle gasser forstyrrer opfangningen af andre) ved forskellige temperaturer, fugtighed og luftstrøm. Nu har Occupational Safety and Health Administration (OSHA) oversat hans udvikling til Advisor Genius-programmet [45] . Programmet tager hensyn til sorbentens egenskaber, filterets geometri og betingelserne for dets anvendelse.
Jerry Woods offentliggjorte værker blev grundlaget, basen, for langt de fleste programmer, der blev tilbudt forbrugerne af RPE-producenter [46] .
I 2000 tilbød verdens førende producenter forbrugerne en række programmer, der gør det muligt at udføre sådanne beregninger for et andet antal skadelige gasser:
Tabel 2. Computerprogrammer (2000) til bestemmelse af levetiden for gasfiltre [47] , originalkilde [46] .
| Computerprogrammer (2000) til bestemmelse af levetiden for gasfiltre | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| PPE-producent - programnavn | Antal gasser (2000) | Typer af gasser | Temperaturområde °С | Relativ luftfugtighed % | Luftmængde l/min |
| AO Safety - Merlin [48] | 227 | organisk og uorganisk | 0-50 | <50, 50-65, 65-80, 80-90 | let, medium og hårdt arbejde |
| 3M - 3M levetid [49] | 405 (i 2013 - mere end 900) | organisk og uorganisk | 0, 10, 20, 30, 40, 50 | <65, >65 | 20, 40, 60 |
| MSA - Cartridge Life Calculator [50] | 169 | organisk og uorganisk | frit valgt | 0 - 100 | 30, 60, 85 |
| Nord ezGuidev. 1,0 [51] | 176 | organisk og uorganisk | frit valgt | <65, 66-80, >80 | 30, 50, 70 |
| Survivair Cart Life [52] | 189 | organisk og uorganisk | -7 til +70 | <65, 66-80, >80 | 30, 50, 70 |
I 2013 gjorde 3M-programmet [49] det allerede muligt at beregne filterlevetiden for mere end 900 skadelige gasser og deres kombinationer, hundredvis af gasser og deres kombinationer kunne tages i betragtning af MSA-programmet [50] . Begge programmer tager højde for koncentrationen af skadelige gasser og luftforbrug (sværhedsgraden af det udførte arbejde: let, medium eller tung) samt andre parametre. Drager har udviklet en stor database over farlige kemikalier kaldet VOICE (registrering påkrævet). Denne database (amerikansk version) indeholder End-of-ServiceLife Calculator filterlevetid beregningsprogram , som tager højde for koncentrationen af forurenet luft og det ønskede gennembrud (i renset luft); temperatur, tryk og fugtighed; giver dig mulighed for at vælge intensiteten af arbejdet blandt 7 mulige, og anbefaler brug af helmasker i tilfælde af høj luftforurening [53] .
Programmet for RPE med tvungen lufttilførsel til den forreste del er udviklet af Bullard [54] .
Effekter på filterets levetid af temperatur, fugtighed, luftstrøm og gaskoncentrationScott har udviklet et program [55] , der fungerer ved temperaturer fra -10 til +40°C, relativ luftfugtighed på 3-95%, luftstrøm på 20-80 l/min og tager højde for mere end 300 skadelige stoffer, som f.eks. samt deres kombinationer. Nedenfor er eksempler på beregning af effekten på levetiden af et Scott-gasmaskefilter (742 OV - organiske forbindelser) af temperatur og fugtighed (venstre), luftkoncentration og flowhastighed (højre), når det udsættes for forskellige stoffer og et tryk på 1 atm.
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Det ses, at en stigning i luftfugtighed og/eller temperatur, samt en stigning i luftkoncentration og/eller flow, vil reducere filterets levetid. Ved filtrering af vandopløselige gasser er levetiden lidt afhængig af luftens relative fugtighed.
Fordelen ved denne metode til udskiftning af filtre er, at den tillader brugen af konventionelle filtre, og i nærværelse af nøjagtige indledende data (påføringsbetingelser, sorbentegenskaber, filtergeometri) kan de udskiftes i tide. Imidlertid er luftforurening ofte varierende, og arten af det udførte arbejde er ikke altid stabil (dvs. luftstrømmen ændrer sig), derfor anbefales det for pålideligt at beskytte arbejderne at tage værdier tæt på det værst mulige i beregninger. Samtidig vil filtre, der fungerede under de bedste forhold, blive udskiftet før tid. Dette er en væsentlig ulempe ved denne teknik.
Indflydelse af den kemiske sammensætning af luftforurening på filtrenes levetidBaseret på testresultaterne af påvirkningen af forskellige stoffer i forskellige koncentrationer på filteret, er der udarbejdet tabeller over filterets levetid under sådanne forhold [56] .
I USSR blev der i 1974 udgivet et katalog [57] (og genudgivet i 1982 [12] ), som gav information om levetiden for sovjetiske standardfiltre, når de blev udsat for 63 skadelige gasser i koncentrationer på 5, 15, 100 og endda 1000 MPC. Nedenfor er en del af dataene fra dette katalog for gasboksen "A" med et anti-aerosolfilter. Oplysninger om luftstrøm, temperatur og luftfugtighed er ikke tilgængelig. Levetiden for et gasmaskefilter er meget afhængig af den skadelige gas.
| Stof | Koncentration | ||
|---|---|---|---|
| 5 MPC | 15 MPC | 100 MPC | |
| Anilin | 90 timer | 40 timer | 10 timer |
| Acetone | 20 timer | 6 timer | 1 time |
| Xylidin | 40 timer | 20 timer | klokken 5 |
| xylen | 50 timer | 20 timer | 4 timer |
| kulstofdisulfid | 40 timer | 20 timer | klokken 5 |
| Pentachlorphenol | 75 timer | 25 timer | 3 timer |
| Furfural | 180 timer | 90 timer | 18 timer |
| Klorethan | 30 timer | klokken 8 | 1,5 time |
Der er ingen oplysninger om yderligere arbejde i denne retning efter 1982. Data fra disse kataloger blev senere inkluderet i Personal Protective Equipment Handbook [58] .
Nøjagtigheden af at beregne tidspunktet for den beskyttende virkning af gasmaskefiltre ved hjælp af programmer og deres anvendelseOSHA- webstedet giver tabeller over standardværdier for filterlevetid (det vil sige et filter, der opfylder minimumskravene til certificering) for eksponering for flere dusin forskellige skadelige stoffer i forskellige koncentrationer - hvilket giver dig mulighed for groft at bestemme levetiden. Den giver også information om, at nøjagtigheden af disse værdier (beregnet ved hjælp af Jerry Woods program) er i god overensstemmelse med resultaterne af målinger (eksperimentelle) for forskellige skadelige stoffer og forskellige brugsbetingelser. Sammenligningen blev dog udført for tilfældet med moderat luftfugtighed.
Ifølge data fra 2004 [59] kan indtrængen af fugt på overfladen af aktivt kul, og fyldning af sorbentens porer med vand, reducere filterets levetid betydeligt, afhængigt af hvilket skadeligt stof det opfanger. Desuden var beregningen af denne indflydelse (på tidspunktet for udarbejdelsen af dokumentet) umulig. Jerry Wood tog højde for dette [39] [41] ved at forbedre sit program. Måske var hans forbedringer inkluderet i 3M-programmet. Under alle omstændigheder sammenlignede artiklen [60] den beregnede og målte tid for den beskyttende virkning for tilfælde, hvor filteret blev udsat for 6 organiske stoffer af forskellige klasser: heptan (alkaner), methylisobutylketon (ketoner), toluen (aromatiske forbindelser). tetrachlorethylen (halogeneret alkan), n-butylacetat (ester) og sec-butanol (alkoholer). Ved en relativ luftfugtighed på 50 % oversteg forskellen aldrig 30 %, og for nogle stoffer var den ubetydelig. Men med en stigning i luftfugtighed (vi tjekkede heptan, toluen; og methylisobutylketon) op til 70% for heptan og toluen, blev den beregnede levetid reduceret (programmet tog højde for stigningen i fugtighed), og viste sig at være halvdelen af den rigtige. Og for methylisobutylketon, med en stigning i luftfugtighed til 85%, blev den beregnede levetid reduceret med 11 gange, og den blev samtidig 3 gange mindre end den rigtige. Derfor er hensynet til alle faktorer, der påvirker levetiden, endnu ikke opnået i 3M-programmet.
I et forsøg på at forbedre beskyttelsen af arbejdere mod giftige gasser har japanske eksperter udført en række undersøgelser, herunder modellering af den beskyttende virkning af gasmaskefiltre. I [61] blev nøjagtigheden af at beregne levetiden testet, når filteret blev udsat for 10 stoffer (acetone, benzen, toluen, carbontetrachlorid, cyclohexan, n-hexan, n-heptan, methylacetat, methanol, 2-propanol ). Jerry Woods program viste fremragende resultater for alle stoffer ved en relativ luftfugtighed på 50 % eller mindre. Med stigende luftfugtighed faldt nøjagtigheden. Forfatterne konkluderede: hvis det skadelige stof opløses godt i vand, så er nøjagtigheden af beregningerne god (og i nogle tilfælde forlænges levetiden endda - det skadelige stof kan opløses i vand, der har fyldt kapillærerne fuldstændigt og ikke opfanges af aktivt kul, men med vand; methanol har en levetid, der øges med stigende luftfugtighed). På samme tid forhindrer fyldning af porerne i aktivt kul med vand, at stoffer, der er dårligt opløselige i vand, opfanges. For eksempel, med en stigning i luftfugtighed fra 50 til 65% for cyclohexan, blev den beregnede levetid reduceret fra 175 til 143 minutter (programmet tog højde for luftfugtighed); men den målte blev reduceret fra 169 til 12 minutter. Ulempen ved undersøgelsen er, at forfatterne for nemheds skyld arbejdede i en række koncentrationer (for 10 skadelige stoffer), som muligvis ikke svarer til disse stoffers MPC.
Ved moderat luftfugtighed tillader Jerry Woods MultiVapor™ software version 2.2.3 en nøjagtig beregning af HRV. Sandsynligvis kan andre programmer også gøre det. Men med luftfugtighed på 60-65% og højere og med beskyttelse mod stoffer, der er dårligt opløselige i vand, fremkommer sådanne effekter, som programmet endnu ikke tager højde for; og den beregnede tid for den beskyttende handling kan være mærkbart lavere ( eller højere ) end den virkelige. I sådanne tilfælde anbefales det i [59] at bruge resultaterne af eksperimentel måling af levetid (hvilket nogle organisationer har gjort mod betaling). Du kan også bruge isolerende RPE.
Iranske eksperter har tjekket, hvordan rettidige filtre udskiftes på malingsfabrikken. Det viste sig, at halvdelen af dem på tidspunktet for udskiftning med nye ikke længere beskytter arbejderne. Efter at have bestemt filtrets parametre og indhentet parametrene for sorbenten fra producenten, indtastede forfatterne af [62] denne information (sammen med dataene om den værst forventede luftforurening) i D. Woods MultiVapor-program. Baseret på beregninger blev filterudskiftningsskemaet ændret - de begyndte at blive skiftet hver 4. time, og ikke hver 2-3 dag. Testen viste , at efter ændring af tidsplanen rensede alle filtre luften godt (umiddelbart før de blev udskiftet med nye).
Et lignende resultat blev opnået på en automobilfabrik [28] : ved udskiftning af filtre "ved udseendet af en lugt under masken", blev de skiftet en gang i 2-3 skift efter 16-24 timer (samlet brugsvarighed). Kontrollen viste, at ud af 10 filtre (umiddelbart efter udskiftning med nye), er 7 allerede holdt op med at beskytte malere. Test af filtre og beregning af deres levetid gjorde det muligt at udarbejde en ny tidsplan - udskiftning hver 4. time. En test af 10 filtre viste, at alle beskytter arbejderen under hele brugstiden.
For rettidigt at udskifte gasfiltre, der bruges under forhold med ustabil luftforurening, kan du bruge enheder, der advarer arbejderen om, at filtrets levetid nærmer sig - End of Service Life Indicators (ESLI ). Sådanne indikatorer er aktive og passive. Passive indikatorer bruger ofte et farveskiftende føleelement, som er installeret i filteret i en vis afstand fra den rene luftudgang (så farveændringen sker før skadelige gasser begynder at passere gennem filteret). Og i aktive indikatorer bruges sensorsignalet til at give et lys- eller lydsignal til arbejderen - så han forlader den forurenede atmosfære og skifter filter.
Specialister fra National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) har udviklet krav [8] [63] til sådanne indikatorer. De skal især virke, før 90 % af levetiden er opbrugt - så arbejderen når at forlade den forurenede atmosfære, og for passive indikatorer skal det følsomme element placeres, så arbejderen kan se det, når han er iført en respirator. Kravene er nedfældet i 42 CFR 84 respiratorcertificeringsstandarden, for eksempel i afsnit 84.255 [64] .
Passive filter end-of-life indikatorerIfølge [7] blev den første passive indikator udviklet i 1925 [65] . Den brugte indikatorpapir placeret langs et gennemsigtigt vindue forlænget i retningen fra filterindløbet til udløbet. Da længden af det farvede område ændrede sig, var det muligt at bestemme, hvilken del af sorbenten der ikke blev forbrugt.
I 1957 blev der patenteret en indikator i Tyskland, som var i synsfeltet for arbejderen i rummet under masken [66] . Ulempen ved indikatoren var, at den virkede i en tilstrækkelig høj koncentration - under masken.
I 1976 blev et filter patenteret, der brugte indikatorpapir, der reagerede med vinylchlorid for at opdage behovet for udskiftning [67] .
I 1987 patenterede Dragerwerk en indikator, der skiftede farve og var placeret i et hulrum inde i sorbenten [68] Der blev udviklet filtre, hvor en del af sorbenten var mættet med et lugtende stof (f.eks. isoamylacetat). Når en giftig gas ramte denne sorbent, fortrængte den det lugtende stof, og arbejderen følte, at filteret skulle udskiftes [69] [70] .
I 1979 modtog American Optical Corporation adskillige patenter på respiratorfilters end-of-life-indikatorer beregnet til brug i filtre, der fanger vandopløselige og vanduopløselige organiske forbindelser [71] . Desværre var hovedproblemet ved brug af denne indikator, at dets holdbarhed (før brug) var betydeligt kortere end holdbarheden af selve filtret og sorbenten - ifølge [72] , efter 2 år efter fremstilling, indikatorerne for ubrugte filtre ændret farve, og derfor er sådanne filtre ikke certificerede i Japan.
I februar 2002 blev mange filtre med passive indikatorer trukket tilbage fra salg, fordi når de blev installeret på helmasker, var indikatoren ikke synlig under brug af respiratoren [73] .
North Safety Products fremstiller flere typer filtre med passive indikatorer - til beskyttelse mod sure gasser (hydrogenchlorid, hydrogenfluorid, svovldioxid, hydrogensulfid), fra dampe af organiske forbindelser; fra ammoniak; og fra kviksølv og klor. Ulempen ved disse indikatorer er, at de kun kan advare arbejderen om visse gasser og ikke kan advare tilstrækkeligt, når de bruges i en atmosfære, der er forurenet med forskellige gasser.
3M fremstiller og sælger passive indikatorgasfiltre designet til at beskytte mod kviksølv og klor [74] .
| Skadelig gas | Indikator | Farveændring |
|---|---|---|
| Acrylonitril | Kaliumpermanganat | Lilla på brun |
| Ammoniak | Rød lakmus | Rød på blå |
| Benzen | Na2Cr2O7 _ _ _ _ _ | Orange til mørkegrøn |
| Vinylchlorid | Kaliumpermanganat | Lilla på brun |
| Svovldioxid SO2 | Indophenol | Mørkeblå på hvidt |
| Kulilte CO | Palladiumchlorid | Brun-rød på sort |
| svovlbrinte | Congo rød | Rød på blå |
| Saltsyre | Congo rød | Rød på blå |
| 1,1,1-trichlorethan | Na2Cr2O7 _ _ _ _ _ | Orange til mørkegrøn |
| Klor | Indophenol | Mørkeblå på hvidt |
Fordelen ved passive indikatorer er deres lave omkostninger, og ulempen er, at for at opdage deres drift skal arbejderen overvåge indikatoren, og arten af det udførte arbejde tillader ikke altid dette. Derudover kræves der god belysning for at kunne registrere farveændringer i tide. Arbejdere, der er farveblinde, kan ikke bruge disse filtre.
I USSR blev der i 1960 udviklet en respirator til at beskytte mod svovlbrinte [75] . Der blev brugt en standard gasmaskeboks, som blev modificeret ved at indsætte en indikator, der skiftede farve, når svovlbrinte nærmede sig åbningen til udløbet af renset luft.
For nylig er der blevet udviklet gennemsigtige plastikgasmaskebokse, der bruger en ionbytterharpiksfjerner til at fange ammoniak, og skifter farve, efterhånden som den bliver mættet [76] . Der er ingen publikationer om den praktiske anvendelse af sådanne filtre fremstillet af CJSC Insorb, men det blev rapporteret, at deres anvendelse også gjorde det muligt at undgå for tidlig udskiftning af filtre [77] .
Lignende filtre (med en fuldstændig gennemsigtig krop og en farveskiftende sorbent) er beskrevet i [78] . I filteret til beskyttelse mod hydrogensulfid og andre sure gasser anvendes en sorbent - makroporøst sulfokationat KU-23 i form af overgangsmetaller (kobber, kobolt, nikkel); og til absorption af ammoniak KU-23-15/100 modificeret med kobberioner. Når gas absorberes, ændres farven på granulatet fra cirka lyseblå til sort. Filtres levetid er ca. 1,7-2 gange længere end tilsvarende filtre med Cupramit-sorbent.
NIOSH - specialister har udviklet optiske indikatorer, der kan advare om mætning af sorbenten med hydrogencyanid [79] og hydrogensulfid [80] . Indikatorerne brugte cobinamid.
Passive HMI-indikatorer [7]
Yablick patent 1925 [65]
ChemMotif 2000
THO 1998 & Linders [69]
TNO 2004 [70]
Dragerwerk 1986 [68]
Wallace 1975
Wallace 1975 [81]
Roberts 1976 [67]
PRC-patent 2001
Dragerwerk 1957 [66]
I aktive indikatorer bruges en lys- eller lydalarm til at advare arbejderen, som udløses af et sensorsignal, normalt installeret i et gasmaskefilter. Sådanne indikatorer giver dig mulighed for at udskifte filtre i tide ved enhver belysning og kræver ikke, at arbejderen er opmærksom på farven på indikatoren. De kan også bruges af arbejdere, der har svært ved at skelne mellem forskellige farver.
Ifølge [7] var en af de første aktive indikatorer et filter udviklet i 1965, hvor to ledninger var forbundet med voks [82] . Når voksen blev blødgjort med dampe af organiske forbindelser, rørte ledningerne hinanden, og en advarselslampe blev tændt. Ulemperne ved enheden var dens kompleksitet og afhængigheden af driften af temperaturen.
Wallace patenterede et advarselssystem for åndedrætsværn, der detekterede giftige gasser. I dette design blev to elektroder (hvoraf mindst den ene var belagt med en lavsmeltende isolator, såsom voks) placeret dybt i filteret. Forfatteren udtalte, at i nærvær af giftige gasser, vil kullet begynde at varme op, dette vil smelte voksen og lukke det elektriske kredsløb mellem elektroderne i det aktive kul, hvilket vil udløse en alarm [81] .
American Optical patenterede en sensor, der var i filterholderen eller under masken. Det reagerede på den varme, der blev frigivet under adsorptionen af gasser på overfladen af aktivt kul. Sensoren overvågede temperaturen, som steg, når gassen blev adsorberet af kul. [83]
Efterfølgende begyndte kemiske modstande og halvledersensorer at blive meget brugt.
I 1989 blev en anordning patenteret, der advarede mod forekomsten af skadelige gasser. Den opdagede dem ved hjælp af en elektrokemisk sensor. Enheden skulle installeres mellem masken og filteret [84] .
I 1991, Transducer Research, Inc. rapporterede en vellykket test af et aktivt sporstof, hvor sensoren reagerede på cyclohexandampe. En kemisk modstand blev brugt som sensor; når cyclohexan blev detekteret, blev LED-indikationen aktiveret [85] .
I 2002 blev en respirator med en sensor placeret efter filteret udviklet i Japan [86] .
I 2003 blev der udviklet en respirator med en halvledersensor placeret mellem filteret og masken [87] . Ulempen ved enheden var det høje energiforbrug - batterierne skulle udskiftes hvert skift.
I 2002 blev der opnået patent på en billig fiberoptisk sensor installeret i et filter [88] . Enheden var kendetegnet ved lave omkostninger, enkelhed og evnen til at reagere på forskellige forurening.
I 2002 udviklede Cyrano Sciences en "elektronisk næse" bestående af 32 forskellige sensorer. Behandlingen af deres signaler af en mikrocomputer gjorde det muligt at bestemme tilstedeværelsen af forskellige skadelige stoffer [89] .
Forskellige organisationer udvikler aktivt bedre end-of-life-indikatorer [7] .
På trods af løsningen af tekniske problemer og tilstedeværelsen af etablerede krav til aktive udtjente indikatorer, fra perioden 1984 (den første standard for certificering med krav til indikatorer) og frem til 2013, blev der ikke certificeret et eneste filter med en aktiv indikator i USA. Det viste sig, at kravene til filtre ikke er helt præcise, kravene til arbejdsgiverne forpligter dem ikke til at bruge sådanne indikatorer helt specifikt, og derfor frygter RPE-producenter kommercielt fiasko, når de sælger nye usædvanlige produkter - selvom de fortsætter med at udføre forsknings- og udviklingsarbejde . Derfor, baseret på en undersøgelse af respiratoranvendelse (som viste, at mere end 200.000 mennesker i USA kan blive udsat for skadelige gasser på grund af utidig udskiftning af filtre), Personal Protective Equipment Laboratory (NPPTL) ved Institute for Occupational Safety and Health ( NIOSH ) begyndte at udvikle en aktiv indikator. Efter afslutningen af arbejdet vil kravene i lovgivningen, krav til arbejdsgiveren ifølge dets resultater blive afklaret, og de resulterende teknologier vil blive overført til industrien til brug i nye RPE [90] .
Der er ingen publikationer om udviklingen af aktive indikatorer i USSR og Den Russiske Føderation;
[91] nævner placeringen af en "gasanalysator i en gennemsigtig ventilkasse af en kommercielt tilgængelig frontdel (SHMP)" for at kontrollere tidspunktet for udarbejdning af FPC-absorberen (sæt "Indikator").
Aktive HMI-indikatorer [7]
American Optical [83]
Auergesellschaft 1989 [84]
Auergesellschaft 1989
Bernard 1998 [88]
Dragerwerk 1994
FOGS 1998
Geraetebau 1991
Shigematsu 2002 [86]
Stetter 1991 [85]
Ved brug af anti-gas filtre med en stor mængde sorbent ved en lav koncentration af forurenende stoffer, eller ved kort brug, bliver der meget ubrugt sorbent tilbage i filtret efter brug. Under den efterfølgende opbevaring af filteret kan nogle af molekylerne i de indesluttede gasser desorberes, og på grund af forskellen i koncentrationer (ved indløbet er koncentrationen højere, ved udløbet for udløbet af den rensede luft - mindre) de migrerer til stikkontakten. I 1975 [94] viste en undersøgelse af filtre udsat for methylbromid, at på grund af en sådan migration, når filtret genbruges, kan koncentrationen af et skadeligt stof i renset luft overstige MPC (selv om der blæses ren luft gennem filtret ):
Begrænsningen af den nedre temperaturgrænse for brugen af filtrerende gasmasker ... med et kogepunkt på 10 ° C skyldes, at lavtrygende organiske stoffer absorberes lidt af aktivt kul i tynde lag ... Derudover , som et resultat af den hurtige omfordeling af sorberede dampe med t bp = 10 ° C over ladningen af filterkassen, er det muligt at blæse dem ud, hvilket kan føre til forgiftning af en person, der arbejder i en gasmaske.
— (s. 172 [78] )For at beskytte arbejdstagernes sundhed tillader amerikansk lovgivning ikke genbrug af gasmaskefiltre for at beskytte mod migrerende "flygtige" skadelige stoffer - heller ikke selvom sorbenten var delvist mættet, da filteret blev brugt første gang. Ifølge standarderne betragtes stoffer med et kogepunkt under 65 °C som "flygtige". Men undersøgelser har vist, at selv ved kogetemperaturer over 65 ° C er det muligvis ikke sikkert at genbruge filteret. Derfor skal producenten give køberen alle de nødvendige oplysninger for at organisere sikker brug af gasmaskefiltre. Det vil sige, at i de tilfælde, hvor programberegningerne (se ovenfor) viser, at den kontinuerlige filterlevetid er mere end 8 timer (tabel 2 og 3), begrænser lovgivningen anvendelsen til et skift.
I USSR og i Den Russiske Føderation er gasmaskebokse af store dimensioner, som indeholder meget sorbent, blevet meget brugt og bliver brugt. Den store sorptionskapacitet af sådanne filtre afbøder til en vis grad konsekvenserne af migration af skadelige gasser under opbevaring af det tidligere anvendte filter. Som et resultat på grund af den sjældnere manifestation af dette fænomen og på grund af det faktum, at producenter af RPE i Den Russiske Føderation ikke er ansvarlige for konsekvenserne af deres brug (og arbejdsgiveren er sjældent ansvarlig for skader på arbejdstagernes sundhed) , anbefaler forskellige forfattere utvetydigt og systematisk brugen af gasmaskefiltre ikke kun gentagne gange, men gentagne gange. [95] anbefalede f.eks . brugen af gasfiltre (i nogle tilfælde) i flere måneder. Sådanne generelle anbefalinger tillader dig ikke at bestemme, hvornår det er sikkert at gøre dette (og hvor mange gange), og hvornår det ikke er det.
Artiklen [42] indeholder en procedure til beregning af koncentrationen af skadelige stoffer på tidspunktet for starten af filtergenbrug (som giver dig mulighed for nøjagtigt at bestemme, hvornår det er muligt at genbruge dem sikkert), men disse videnskabelige resultater er endnu ikke blevet afspejlet i enten standarder eller retningslinjer for brug af åndedrætsværn, udarbejdet af producenter (hvor genbrug også ofte er forbudt). Artiklens forfatter, som arbejder i USA, forsøgte ikke engang at overveje at bruge et gasmaskefilter en tredje gang.
På webstedet for udvikleren af software til beregning af levetiden af gasfiltre kan du downloade et program, der giver dig mulighed for at beregne koncentrationen af skadelige stoffer umiddelbart efter starten af filtergenbrug (hvilket giver dig mulighed for at afgøre, om dette er acceptabelt) [ 96] .
Allerede i 1970'erne blev der udviklet fibrøse filtermaterialer, der kunne opfange ikke kun aerosoler, men også gasformige stoffer. Til dette blev der brugt enten små sorbentpartikler mellem fibrene eller specielle fibre, der var i stand til at absorbere gasser [97] [98] . Den lille diameter af sorbentpartiklerne eller fibrene øger det gasabsorberende overfladeareal betydeligt, hvilket forbedrer gasindfangningen.
Massen af selve den filtrerende halvmaske er imidlertid lille (~8-20 gram), og massen af sorbenten i den er meget mindre end i et konventionelt udskifteligt gasmaskefilter af en elastomer halvmaske (massen af filteret er begrænset til 300 gram [99] [100] , og den typiske masse af sorbenten er omkring 60 gram). Derfor, med kontinuerlig bevægelse af luft udefra til inde, vil levetiden for et sådant filter være væsentligt mindre. Forskning [101] viste, at det for eksempel kan være en eller to timer. I kombination med de høje omkostninger ved sådanne filtrerende halvmasker gør dette det vanskeligt at bruge dem til beskyttelse mod skadelige gasser ved koncentrationer over 1 MPC. Men selvom der er en udåndingsventil, bevæger luften i den filtrerende halvmaske sig gennem filteret ikke kun fra ydersiden til indersiden, men også fra indersiden til ydersiden (under udånding). Denne udåndingsluft befugtes, og dens kontakt med filteret fugter sorbenten. Ved indfangning af for eksempel opløsningsmiddeldampe kan dette reducere levetiden væsentligt og gør brugen af anti-gasfiltrerende halvmasker, når gaskoncentrationen overstiger 1 MPC, endnu mere problematisk.
I Rusland er lufttemperaturen ofte under 0°C. Undersøgelsen [102] viste, at ved en temperatur på -5 ÷ -15°C allerede efter 15-30 minutter i mange filtrerende halvmasker (brugt i ren luft) begynder vejrtrækningsmodstanden at overstige den tilladte. Dette skyldes ophobning og frysning af fugt i filtermaterialets miljø, hvilket gør det vanskeligt for luft at passere igennem det. En sådan ophobning af fugt og isdannelse på overfladen af sorbentpartiklerne og/eller getterfibrene i filtermaterialet kan forhindre dem i overhovedet at opfange skadelige gasformige stoffer.
Nogle PPE-leverandører [103] og specialister [104] i Den Russiske Føderation foreslår dog, at forbrugere bruger filtrerende halvmasker, når koncentrationen af gasformig luftforurening er væsentligt højere end 1 MPC (for eksempel op til 20-40 gange) . Dette har ingen analoger i industrialiserede lande, er ikke fastsat i lovgivningen om valg og organisering af brugen af RPE i USA [105] , Storbritannien [106] og Tyskland [107] og er ikke underbygget på nogen måde . Derudover tillader deres brug til dette formål ikke at bestemme levetiden ved hjælp af den tilgængelige software nævnt ovenfor (da en sådan applikation ikke er mulig i udviklingslandene og derfor ikke leveres - overhovedet).
Filtrerende gasmasker kan bruges til at beskytte mod gasformige skadelige stoffer, når deres koncentration ikke overstiger 1 MPC - det vil sige, når de ikke er så meget sundhedsfarlige, men blot irriterer arbejderen (lugt osv.) [108] . Filtrerende halvmasker, der tilbydes af leverandører, er ikke certificeret som PPE, men kun som antiaerosolmasker [109] .
Da brugen af duft under en maske ikke altid tillader rettidig udskiftning af gasfiltre, og da evnen til at skelne lugte varierer fra person til person og afhænger af forskellige omstændigheder, vil Occupational Safety and Health Administration ved US Department of Labor (OSHA) ) har forbudt brugen af denne metode til at bestemme slutningen af levetiden. Lovgivning (se Lovgivningsmæssig regulering af valg og organisering af brugen af åndedrætsværn ) i USA [6] forpligter arbejdsgiveren til kun at bruge to måder at udskifte filtre på - i henhold til tidsplanen og i henhold til indikationerne for ophøret af tjenesten livsindikator - da kun disse metoder sikrer pålidelig bevarelse af arbejdernes sundhed (og instruktioner til inspektører Arbejdssikkerheds- og sundhedsforvaltningen fra Arbejdstilsynet giver specifik vejledning om, hvordan man verificerer overholdelsen af sådanne krav [110] ). På den anden side forpligter offentlige myndigheder producenterne til at give forbrugeren alle de nødvendige oplysninger for at muliggøre planlægning af filterudskiftning.
Der er tilsvarende krav i arbejdsbeskyttelsesstandarden, der regulerer valget og tilrettelæggelsen af brugen af RPE i EU-landene [111] . I England anbefaler en manual om valg og brug af åndedrætsværn, at når du bruger RPE til beskyttelse mod skadelige gasser, skal du indhente information fra producenten, udskifte filtre efter en tidsplan, bruge end-of-life-indikatorer, og heller ikke anbefaler at bruge en gasmaske i mere end én time om dagen (mens det anbefales at skifte filtre i klasse 1 efter en enkelt brug, klasse 2 - mindst en gang om ugen, klasse 3 - i henhold til producentens anvisninger, og forbyder genbrug, når beskyttet mod flygtige stoffer, der kan migrere). [112]
I Japan skal filterudskiftning udføres af arbejdsgiveren i overensstemmelse med producentens anvisninger (til specifikke applikationer, det vil sige på en tidsplan - som i USA); den subjektive reaktion af arbejderens sanser på indtrængen af forurenet luft i masken er ikke en metode til at udskifte filtre - men kun en grund til at forlade arbejdspladsen (blandt andre tegn på RPE-svigt) [113] .
Ansvaret for udvælgelsen og brugen af passende og egnet RPE til specifikke formål påhviler arbejdsgiveren [115] [116]
— men ikke producenten [117] [118] (som ikke giver køberen de nødvendige oplysninger) og ikke staten (som har trukket sig fra sine lovpligtige forpligtelser).
Som nævnt ovenfor, når molekyler af skadelige gasser fanges med aktivt kul på grund af adsorption, er bindingen mellem molekylet og kulstoffet ikke særlig stærk, og adskillelse og medrivning af tidligere opfangede molekyler fra sorbenten er mulig. Dette blev opdaget under Første Verdenskrig - brugte gasmaskefiltre, under efterfølgende langtidsopbevaring (i ikke-hermetiske beholdere), "tabte" det tidligere opfangede klor (meget langsomt, så det var ikke farligt), og når det blev genbrugt under gasangreb, kunne de beskytte soldater. En sådan "naturlig regenerering" blev naturligvis forklaret med ret lange pauser mellem brugen af gasmasker til beskyttelse mod kemiske våben - og i industrien er situationen slet ikke ens. Derudover danner en del af de skadelige gasser, når de opfanges, stærkere bindinger med sorbenten end klor og aktivt kul.
Derfor er der udviklet specielle teknologier til at restaurere brugte gasmaskefiltre. De brugte skabelsen af mere gunstige forhold for desorption af tidligere fangede skadelige stoffer. For at gøre dette brugte de i 1930'erne vanddamp eller opvarmet luft [119] [120] , eller andre metoder [121] . Regenerering blev udført efter aflæsning af sorbenten fra gasmaskeboksen eller direkte i kassen uden at demontere den.
I 1967 forsøgte man at bruge ionbytterharpikser som absorbere. Forfatterne foreslog at regenerere sorbentgranulat ved at vaske dem (efter aflæsning fra gasmaskeboksen) med en alkali- eller sodaopløsning [122] .
Undersøgelsen [94] viste også, at efter eksponering for methylbromid er effektiv regenerering af brugte gasmaskefiltre mulig, når de blæses med opvarmet luft (100-110°C, flowhastighed 20 l/min, varighed ca. 60 minutter).
I (s. 186 [78] ) omtales brugen af anionbyttere (AN-221, AN-511) som sorbent til beskyttelse mod hydrogenfluorid. Til regenerering foreslås det at vaske sorbenten med en 5% opløsning af NaOH eller sodavand.
I industrien, til rensning af luft og gasser, sker brugen af sorbenter og deres regenerering i filtre konstant og systematisk, da dette sparer penge på udskiftning af sorbenten, og da regenereringen af industrielle filtre kan udføres omhyggeligt og organiseret. måde. Men med den massive brug af gasmaske åndedrætsværn af forskellige mennesker under en række forhold, er det umuligt at kontrollere nøjagtigheden og korrektheden af regenereringen af gasmaske filtre af åndedrætsværn, og (på trods af den tekniske gennemførlighed og rentabilitet) regenerering af gasmaske filtre RPE udføres ikke.
Ved anvendelse af filtrerende RPE ophobes sundheds- (og miljøskadelige) stoffer i deres filtre. Som regel angiver producenter i pas og betjeningsvejledninger, at filtre efter endt brug skal bortskaffes på en sådan måde, at det ikke skader miljøet, og i overensstemmelse med kravene i national lovgivning. Men der gives ingen detaljer (hvordan man gør det). Ifølge [123] for eksempel i byen Sterlitamak bliver der årligt leveret omkring 6.000 brugte filtre fra industrivirksomheder til en konventionel losseplads.
Efter at have vurderet mængden af skadelige stoffer i filtrene (baseret på kravene til deres test under certificering, som måske ikke helt svarer til betingelserne for reel brug), konkluderede forfatterne, at de brugte filtre tilhører fareklasse 1-4; at deres fjernelse på lossepladser med fast husholdningsaffald fører til sekundær forurening af jorden, atmosfærisk luft og grundvand; og at en centraliseret samling af brugte filtre bør organiseres for at forhindre dette.
Under forhold, hvor der i Den Russiske Føderation [124] ikke er nogen lovgivningsmæssig regulering af organiseringen af brugen af åndedrætsværn , når arbejdsbeskyttelsesspecialister ikke bliver undervist i, hvordan man vælger og organiserer brugen af RPE (og der er praktisk talt ingen passende træningshjælpemidler) , når producenterne ikke giver forbrugerne den nødvendige information til at bestemme levetidsfiltrene og bestemt ikke ønsker at være interesseret i, hvad der sker efter salget af produktet (respiratorer), rettidig udskiftning af respiratorfiltre og bestemmelse af muligheden for deres sikker genbrug kan blive et ganske alvorligt problem - især når man beskytter mod skadelige gasser, der ikke har advarselsegenskaber, eller med reduceret individuel arbejdsfølsomhed.
Tidligere, før udviklingen af end-of-life-indikatorer og software, der er i stand til at beregne levetiden under forskellige forhold (og på grund af et andet uløst problem på det tidspunkt - lækage af ufiltreret luft gennem hullerne mellem masken og ansigtet), specialister i USA forsøgte fuldstændigt at forbyde systematisk brug af åndedrætsværn, idet de kun tillod deres brug til reparationer, vedligeholdelse osv. [125] Lovgivningen i udviklede lande krævede, at arbejdsgiveren udelukkende skulle bruge isolerende PPE til beskyttelse mod skadelige gasser, der ikke havde advarselsegenskaber (s. 132, afsnit 11.2 (b) [26 ] ) (f.eks. slangeåndedrætsværn). I mangel af end-of-life-indikatorer og evnen til at beregne levetiden af filtre, kan denne metode hjælpe med at holde arbejdere sunde i Den Russiske Føderation.
Problemer med at bestemme, hvornår der skal udskiftes åndedrætsværnfiltre, har ført til amerikanske [126] og EU [106] [107] standarder, der tillader kun åndedrætsværn at blive brugt til øjeblikkelig livstruende luftforurening.
På grund af lækagen af ufiltreret luft gennem hullerne mellem masken og ansigtet, kan effektiviteten af en filtrerende åndedrætsværn være væsentligt lavere end graden af luftrensning med gasmaskefiltre. Se Respiratorfelttest og respiratorforventninger for detaljer .
