АЭРОЗОЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО И ИНДИКАТОРНЫЙ СОСТАВ ДЛЯ ЭКСПРЕСС-ОБНАРУЖЕНИЯ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ
AEROSOL DEVICE AND INDICATOR COMPOSITION FOR EXPRESS-DETECTION OF EXPLOSIVES

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области исследования или анализа небиологических материалов химическими способами, конкретно, с помощью химических индикаторов и предназначено для выявления и идентификации полинитроароматических взрывчатых веществ (ВВ).
Уровень техники
Известен комплект тестов для выявления и идентификации ВВ, содержащий пробоотборники из пористого (тканого или нетканого) материала и три реагента-идентификатора ВВ для трех групп ВВ (I группа - полинитроароматические соединения: тринитротолуол, пикриновая кислота и др.; II группа - сложные эфиры и нитроамины: тетранитропентаэритрит (ТЭН), гексоген, нитроглицерин и др.; III группа - аммиачно-селитренные ВВ), каждый реагент-идентификатор ВВ нанесен предварительно в дозированных количествах на собственный пробоотборник, каждый из которых размещен в отдельном герметичном контейнере, выполненном из двух соединенных между собой листов химически стойкого полимерного материала с полостью под пробоотборник (патент RU 2203487 С1, МПК G01N 31/22, 2001).
К недостаткам данного комплекта тестов можно отнести следующие:
- ограниченное число анализов, так как один контейнер предназначен для проведения одного анализа;
- для проведения обнаружения необходим непосредственный контакт оператора с взрывоопасными материалами (взрывчатыми веществами);
- длительное время анализа за счет необходимости предварительного вскрытия контейнера с реагентом-идентификатором ВВ и других вспомогательных операций при проведении обнаружения.
Известен комплект экспресс-анализа проб на наличие ВВ, содержащий салфетки из фильтровальной бумаги и три флакона с капельницами с реактивами для каждой из указанных выше трех групп ВВ (Комплект «НТР». Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ОАО «NOVO»).
К недостаткам данного комплекта можно отнести следующие:
- малый срок хранения (до 1 года);
- для проведения обнаружения необходим непосредственный контакт оператора с взрывоопасными материалами (взрывчатыми веществами);
- используемые реактивы являются агрессивными;
- узкий диапазон рабочих температур (от 5 до 40°С) и температур хранения (от минус 2 до 45°С).
Известен набор тестов для определения взрывоопасных материалов (взрывчатых веществ), содержащий блок пробоотборников в виде фильтровальной бумаги и три аэрозольных баллона последовательного применения с реагентами-идентификаторами ВВ для каждой из указанных выше трех групп ВВ (прототип). Нанесение индикаторного раствора на исследуемую поверхность происходит способом его распыления под давлением, создаваемым фреоном в алюминиевом баллоне (ПИР-2. Паспорт и руководство по эксплуатации 2463-001-05743622-99 РЭ. ЗАО «НИИИН МНПО «Спектр»).
К недостаткам данного набора тестов можно отнести следующие:
- малый срок хранения (до 1 года);
- использование в качестве пропеллента фреона с его озоноразрушающим потенциалом;
- алюминиевый баллон не является коррозионно-устойчивым;
- большой расход индикаторной рецептуры;
- при распылении рецептуры не достигаются необходимые дисперсность и однородность факела;
- используемые реактивы являются огнеопасными;
- узкий диапазон температур хранения (от 4 до 25°С);
- высокая стоимость;
- недостаточная чувствительность и специфичность реагента на I группу ВВ.
Последнее обстоятельство особенно важно при работе с микроколичествами ВВ на уровне предела их обнаружения.
Раскрытие изобретения
Техническая задача, на решение которой направлено настоящее изобретение - повышение надежности экспресс-обнаружения моно- и полинитроароматических ВВ по их следовым количествам на одежде и руках человека, а также на других подозрительных объектах.
Решение поставленной технической задачи достигается тем, что экспресс-обнаружения веществ осуществляется нанесением индикаторной рецептуры на исследуемую поверхность с помощью специального аэрозольного устройства с последующим визуальным контролем за изменением окраски поверхности, а в качестве индикаторного состава используется реагент на основе гидроксида тетрабутиламмония.
Сущность изобретения заключается в том, что для приготовления индикаторного состава используется спиртовой раствор гидроксида тетрабутиламмония, обладающий свойствами поверхностно-активного вещества, что способствует повышению чувствительности и специфичности обнаружения. Для хранения, транспортирования и применения предложенного индикаторного состава используется аэрозольное устройство, изготовленное из смеси полиэтилена низкой и высокой плотности.
Предлагаемое техническое решение промышленно применимо, так как для его реализации могут быть использованы стандартное оборудование и широко распространенные материалы и химические реактивы.
Осуществление изобретения
Экспериментальные исследования показали, что наибольшей чувствительностью, быстродействием и специфичностью обладает индикаторная рецептура, которая имеет следующий состав (мас.%):
гидроксид тетрабутиламмония
3-15
вода
40-50
этанол
40-50
глицерин
5-10
Результаты оценки пороговой чувствительности приведены в таблице 1
Таблица 1
Пороговая чувствительность индикаторной рецептуры
Концентрация спиртового раствора тринитротолуола, С, мг/мл
Время появления индикационного эффекта, с
Индикационный эффект
1,0
1
+++
0,5
1
+++
0,1
1
++
0,05
3
+
0,01
-
-
Примечания: 1. Индикационный эффект (окраску) оценивали по «крестовой» шкале: +++ - очень яркая; ++ - яркая; + - слабая; - - окраска отсутствует.
2. Обнаружение проводили по единичным каплям дисперсностью 500 мкм и более раствора ВВ в указанных концентрациях.
В таблице 2 приведены экспериментальные данные, иллюстрирующие специфичность предложенной индикаторной рецептуры
Таблица 2
Специфичность индикаторной рецептуры
Наименование примеси
Индикационный эффект
Дизельное топливо
эффект отсутствует
Диэтаноламин
эффект отсутствует
НСl
эффект отсутствует
H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
эффект отсутствует
HNO<sub>3</sub>
эффект отсутствует
КОН
эффект отсутствует
Гипохлорит кальция
эффект отсутствует
Несимметричный диметилгидразин
эффект отсутствует
Аминомеркаптан
эффект отсутствует
Уксусная кислота ледяная
эффект отсутствует
Меланж
эффект отсутствует
Гексоген
эффект отсутствует
Тетранитропентаэритрит
эффект отсутствует
Аммиачная селитра
эффект отсутствует
Пластид ПВВ-5А (85% гексогена)
эффект отсутствует
Пластид ПВВ-7 (85% гексогена, 5% алюминиевая пудра)
эффект отсутствует
Аммонит-6ЖВ (20% ТНТ, 80% аммиачной селитры)
бледно-коричневое окрашивание, появляется через 3-5 с
Тринитротолуол (тротил), 0,005%
коричневое окрашивание, появляется мгновенно
Тринитробензол, 0,005%
коричневое окрашивание, появляется мгновенно
Динитротолуол, 0,005%
коричневое окрашивание, появляется мгновенно
Тетрил, 0,005%
оранжевое окрашивание, появляется мгновенно
Пикриновая кислота и ее соли, 0,005%
желтое окрашивание, появляется мгновенно
Примечание - Оценка специфичности проводилась по 10% спиртовым (водным) растворам веществ, если это не указано дополнительно.
Для применения индикаторной рецептуры используется описанное ниже устройство.
Аэрозольное устройство (АУ), представленное на фиг.1, состоит из двух составных частей - насоса-распылителя 1 и флакона 2. В свою очередь, насос-распылитель в соответствии с фиг.2 состоит из следующих деталей: колпачка 3, кнопки 4, корпуса насоса-распылителя 5, прокладки 6, поршня 7, корпуса запора 8, шарика 9, основания запора 10, пружины 11, корпуса клапана 12, трубки 13. Конструкция насоса-распылителя за счет взаимного расположения деталей относительно друг к другу обеспечивает получение равномерного потока мелкодисперсного аэрозоля индикаторной рецептуры с размером частиц до 100 мкм. Диаметр флакона и высота АУ выбраны с учетом антропометрических признаков мужчин в соответствии с ГОСТ В 21114. Разработанное АУ также удовлетворяет требованиям ГОСТ Р 51760, предъявляемым к таре потребительской полимерной.
Преимущества разработанного аэрозольного устройства:
- более долгий срок хранения индикаторной рецептуры (более 2-х лет);
- используемая индикаторная рецептура не является огнеопасной и токсичной;
- не используется фреон с его озоноразрушающим потенциалом;
- аэрозольное устройство изготовлено из полимерных материалов и является коррозионно-устойчивым и ударопрочным;
- более широкий диапазон рабочих температур и температур хранения;
- меньшие массогабаритные характеристики;
- меньший удельный расход индикаторной рецептуры;
- при распылении рецептуры достигаются необходимые дисперсность и однородность факела;
- более низкая стоимость.
Аналитические и экспериментальные исследования показали, что оптимальным вариантом для изготовления флакона и деталей насоса-распылителя являются композиции из 55…65% полиэтилена низкой плотности (ПЭНП) и 35…45% полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) за исключением металлических деталей насоса-распылителя: шарика 9 и пружины 11 в соответствии с фиг.2, изготовленных из нержавеющей стали.
Такой диапазон компонентов обусловлен следующими факторами:
- использование ПЭВП для изготовления изделий осложнено из-за его высокой степени кристалличности;
- использование ПЭНП не рекомендуется, так как при этом изделия будут недостаточно жесткими;
- использование для изготовления флакона смеси с небольшим добавлением ПЭВП (до 30%) также не рекомендуется, так как такая смесевая композиция обладает более высокой проницаемостью по рецептуре.
На аэрозольное устройство нанесена этикетка, изготовленная методом офсетной печати на самоклеящейся белой полуглянцевой бумаге, стойкой к действию агрессивных сред.
Этикетка содержит:
- условное и полное наименования изделия;
- объем индикаторной рецептуры;
- сведения о назначении АУ и способе его применения;
- индикационный эффект при обнаружении следов взрывчатых веществ;
- дату изготовления;
- обозначение технических условий;
- срок годности.
Рассмотренное аэрозольное устройство предназначено для экспресс-обнаружения промышленных и военных ВВ, содержащих полинитроароматические соединения, а также для выявления их следов на коже рук и поверхностях предметов.
Аэрозольное устройство для обнаружения полинитроароматических взрывчатых веществ может поставляться комплектом. Предлагаемый состав комплекта приведен ниже.
Аэрозольное устройство для экспресс-обнаружения
4
взрывчатых веществ, шт.,
в том числе:
- насос-распылитель, шт.
1
- флакон, шт.
1
- индикаторная рецептура, л
0,12
- этикетка, шт.
1
Комплект принадлежностей, шт.,
1
в том числе:
- насос-распылитель, шт.
1
- фильтр обеззоленный средней плотности ⌀ 70 мм, шт.
100
- стикер, шт.
100
Инструкция по пользованию, шт.
1
Тара картонная, шт.
1
Для обнаружения ВВ на различных поверхностях необходимо:
- снять колпачок с насоса-распылителя, поднести аэрозольное устройство на расстояние 10-20 см от контролируемой поверхности с учетом направления ветра;
- многократно нажимая на кнопку насоса-распылителя, распылить индикаторный раствор;
- наблюдать за появлением на контролируемой поверхности индикационного эффекта.
Появление окраски в соответствии с эталоном свидетельствует о наличии на поверхности полинитроароматических ВВ.
Индикационный эффект сохраняется более суток.
В случаях, когда индикационный эффект ненагляден, а также при совпадении цвета поверхности с цветом индикационного эффекта, рекомендуется нанести пробу на обеззоленный фильтр, входящий в комплект поставки, и повторить анализ на поверхности фильтра.
Для поиска следов ВВ при помощи стикера, входящего в комплект поставки, собрать липким слоем стикера частички порошка, подозреваемые на принадлежность к ВВ, и провести анализ на поверхности стикера.
Основные характеристики аэрозольного устройства:
- обеспечивает обнаружение следов тринитротолуола (тротила), тринитробензола, динитротолуола, тетрила, пикриновой кислоты и ее солей;
- время подготовки к работе, мин., не более 2
- время обнаружения ВВ, мин., не более 1
- время сохранения индикационного эффекта, мин., не менее 120
-3
- пороговая чувствительность обнаружения ВВ, мг/пробе 5*10
- диапазон рабочих температур,°С 0…50
- диапазон температур хранения,°С минус 40…50
- масса АУ, кг, не более 0,15
Таким образом, разработанные аэрозольное устройство и индикаторный состав значительно выигрывают у существующих средств обнаружения ВВ, так как простота в обращении не требует специальной подготовки персонала, а малое время обнаружения (т.е. промежуток времени от момента попадания индикаторной рецептуры на поверхность объекта до появления индикационного эффекта) позволит принять соответствующие меры защиты.
Изделие является простым в изготовлении, не требует применения дефицитных материалов и сложного технологического оборудования. Используемая рецептура является нетоксичной.
Технико-экономическая эффективность определяется предотвращенными потерями (трудозатратами) на мероприятия, связанные с установлением лиц, причастных к использованию ВВ, ликвидацией последствий от террористических актов с применением ВВ и случаев хулиганства, за счет повышения надежности экспресс-обнаружения полинитроароматических взрывчатых веществ.
Источники информации
1. Патент RU 2203487 С1, МПК G01N 31/22, 2001.
2. ПИР-2. Паспорт и руководство по эксплуатации 2463-001-05743622-99 РЭ. ЗАО «НИИИН МНПО «Спектр») (прототип).
3. Комплект «НТР». Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ОАО «NOVO»).