ПРОТИВОГАЗ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ОТРАВЛЕНИЯ ПАРАМИ РТУТИ

Полезная модель относится к области устройств и может найти применение для защиты органов дыхания человека от содержащихся в воздухе различных примесей, в частности от ядовитых паров ртути. Полезная модель относится также к области противогазов, которые используются для защиты от токсических, химических и биологических веществ и защиты от производственной пыли, содержащей пары ртути.
Известно фильтрующе-поглощающее устройство, которое содержит последовательно расположенные в закрытом крышкой корпусе противоаэрозольный фильтр, первую сетку, слой поглотителя, вторую сетку, противопылевой тампон (патент РФ № 113663, МПК А62В 23/00, опубл. 27.02.2012).
Недостатками фильтрующе-поглощающего устройства являются отсутствие приспособления, предотвращающего оседание паров ртути на его корпусе, незащищенность органов дыхания от отравления парами ртути.
Известен противогаз, содержащий лицевую часть, первое и второе средства герметизации, воздухозаборник, воздуховыпускное отверстие, средство подачи воздуха под давлением и уплотнительный элемент (патент GB № 2301094, МПК А62В 18/00, А62В 18/08, опубл. 20.06.2007).
В данном случае защита дыхательных путей человека от паров ртути не обеспечивается, что является недостатком изобретения, на поверхности противогаза могут адсорбироваться пары ртути.
Аналогом можно также считать фильтрующе-поглощающее устройство, которое содержит противоаэрозольный фильтр, первую сетку, слой поглотителя, вторую сетку, по крайней мере, один противопылевой тампон, а в качестве герметика применяется компаунд (патент РФ № 130856, МПК А62В 23/02, опубл. 10.08.2013).
Недостатками фильтрующе-поглощающего устройства являются сложности, возникающие при изготовлении устройства, у него отсутствуютсвойства, не позволяющие оседать парам ртути на корпусе, защитные свойства от паров ртути ничтожны.
Известна также многослойная защитная маска от отравления парами ртути (патент № 158754, МПК А62В 18/02, опубликовано: 20.01.2016), содержащая нетканый фильтрующий материал прямоугольной формы, приспособления для крепления маски к голове, наносник в виде эластичной двухслойной вставки, медную сетку толщиной 0,1 мм с ячейками 1,0 - 2,0 нм, покрытую эмалью синтетической смолы (Revell EMAIL COLOR) с наночастицами меди с двух сторон толщиной слоя 100 нм, и намагниченную железную сетку толщиной 0,1 мм с нанесенным на ее поверхность магнитным порошком феррита с размерами частиц 1-500 нм.
Недостаток данной полезной модели заключается в том, что защита дыхательных путей человека от вдыхания паров ртути обеспечивается лишь на 98,6%, а не на 100%, что является крайне важным при работе с ртутью или ртутьсодержащими материалами и изделиями (например, промышленные предприятия, технологии которых предусматривают мероприятия по защите органов дыхания работников от содержащихся в воздухе рабочих зон паров ртути - тепловые электростанции, работающие на угле, хлорно-щелочное производство, производство цемента, сжигание твердых бытовых отходов, утилизация ртутьсодержащих ламп), а также при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций (защита органов дыхания сотрудников Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий от отравления парами ртути), когда концентрация паров ртути в воздухе очень высока.
Известна маска противогаза (патент РФ №2489183, МПК А62В 18/00, опубл. 10.08.2013), содержащая панорамный очковый узел и лицевой обтюратор с расположенными на нем узлами вдоха, выдоха и мембранным устройством, отличающаяся тем, что лицевой обтюратор, узлы вдоха и выдоха, мембранное устройство и очковый узел представляют собой единое целое, при этом площадь очкового узла составляет 75-90% от площади литой поверхности маски.
Недостатками данного изобретения являются отсутствие свойств, которые предотвращали бы оседание паров ртути на ее поверхности, а также отсутствие фильтрующего устройства.
В качестве прототипа взят фильтрующий противогаз с источником отрицательных ионов (патент РФ на ПМ 137205 от 16.10.2013), характеризующийся тем, что состоит из лицевой части с узлом клапана выдоха и узлом клапана вдоха, связанным с фильтрующе-поглощающей коробкой посредством соединительной трубки, при этом в узел клапана вдоха встроен модуль источника отрицательных ионов, связанный с электронным блоком питания, а модуль источника отрицательных ионов выполнен в виде сердечника кольцевидной формы из диэлектрического материала со встроенными ультрафиолетовыми светодиодами с длиной волны 400-100 нм.
Однако при насыщении вдыхаемого воздуха отрицательными ионами кислорода не происходит уменьшения концентрации паров ртути.
Задачами полезной модели являются: 1) повышение безопасности органов дыхания человека; 2) предотвращение скопления паров ртути как на поверхности маски противогаза и фильтрующего устройства, так и в местах хранения противогаза; 3) защита маски противогаза от воздействия на нее окружающей среды.
Техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемой полезной модели, являются:
расширение арсенала защитных средств и повышение длительности их эксплуатации;
обеспечение высокой степени защиты человека от отравления парами ртути при исполнении своих служебных обязанностей;
высокая эффективность фильтрации паров ртути.
Технический результат достигается за счет использования противогаза для защиты от отравления парами ртути, содержащего панорамный очковый узел, лицевой обтюратор, узлы вдоха и выдоха, мембранное устройство, обратный клапан и многослойное фильтрующее устройство, которое состоит из противопылевого тампона, поглотителя и двух сеток, одна из которых представляет собой медную сетку с ячейками 7-8 мкм и наночастицами меди, а вторая - намагниченную стальную сетку с размером ячеек 1-2 мкм с нанесенным магнитным порошком феррита марки ПЯ6030.017ТУ с размером частиц от 1-500 нм, а также многослойное защитное покрытие. Многослойное покрытие состоит из двух слоев силиконовой эмульсии, между которыми установлен слой магнитного порошка феррита марки ПЯ6030.017ТУ с размером частиц от 1-500 нм. Многослойное защитное покрытие наносится по всей площади внешней поверхности многослойного фильтрующего устройства и маски противогаза, за исключением панорамного очкового узла, тем самым обеспечивая защиту многослойного фильтрующего устройства и маски противогаза от оседания на них паров ртути, вследствие чего предотвращается скопление паров ртути как на поверхности маски противогаза и фильтрующего устройства, так и в местах их хранения, а также защищает от воздействия на них окружающей среды и повреждений в ходе эксплуатации.
Силоксановые вулканизаты значительно превосходят резины из органических каучуков по способности сохранять механические свойства в условиях теплового старения. Эта способность резин из силоксановых каучуков почти не изменяется при длительном воздействии тепла в течение нескольких лет и температуре 200°С (Справочник резинщика. Материалы резинового производства. М.: Химия, 1971. С. 139-147).
Полезная модель поясняется фиг. 1-3. На фиг. 1 чертежей представлен общий вид противогаза, на фиг. 2 схематично представлено многослойное фильтрующее устройство, на фиг. 3 схематично представлено защитное покрытие.
Позициями на чертежах обозначены:
1 - противогаз;
2 - маска противогаза;
3 - лицевой обтюратор;
4 - мембранное устройство;
5 - узел вдоха;
6 - узел выдоха;
7 - панорамный очковый узел;
8 - обратный клапан;
9 - защитное покрытие;
10 - многослойное фильтрующее устройство.
11 - металлический корпус;
12 - химический слой поглотителя;
13 - противопылевой тампон;
14 - выступающая поверхность;
15 - медная сетка, покрытая эмалью с наночастицами меди;
16 - намагниченная стальная сетка;
17 - силиконовая эмульсия;
18 - ферритовый порошок;
19 - пары ртути.
Противогаз 1 состоит из маски 2 противогаза и многослойного фильтрующего устройства 10, предотвращающего вдыхание паров ртути 19. Маска 2 противогаза выполнена из полистирольного-этиленбутиленового полимера, поверх которого нанесено многослойное защитное покрытие 9, состоящее из двух слоев силиконовой эмульсии 17, между которыми расположен слой магнитного ферритового порошка 18. Маска 2 противогаза содержит лицевой обтюратор 3, мембранное устройство 4, узел вдоха 5, узел выдоха 6, панорамный очковый узел 7, обратный клапан 8, многослойное защитное покрытие 9 и многослойное фильтрующее устройство 10.
Многослойное фильтрующее устройство 10, выполненное в виде металлического корпуса 11, содержит противопылевой тампон 13, расположенный в нижней и средней частях устройства, между которыми установлен химический слой поглотителя 12, поверх противопылевого тампона 13 установлены две сетки, одна из которых медная сетка, покрытая эмалью с наночастицами меди 15 с ячейками 7-8 мкм (ASTM-E2016-06), а вторая намагниченная стальная сетка 16 с размером ячеек 1-2 мкм (ТУ 14-4-1374) с нанесенным магнитным порошком феррита марки ПЯ6030.017ТУ с размером частиц от 1-500 нм.
Диапазоны размеров сеток выбраны согласно известным ТУ и ASTM. Размеры в меньших диапазонах отсутствуют, а изготовление их в лабораторных условиях затруднительно. Размеры в больших диапазонах ухудшают эффективность защиты от паров ртути.
Для удержания всех составных частей в многослойном фильтрующем устройстве 10 установлены выступающие поверхности 14, при помощи которых обеспечивается их устойчивость.
Для изготовления многослойного фильтрующего устройства 10 могут применяться любые виды существующих химически взаимодействующих с ртутью и как адсорбирующих, так и диамагнетических фильтрующих материалов. Например, такие как медная сетка 15, покрытая антимикробной эмалью синтетической смолы (Revell Email Color), с наночастицами меди (Миронова Г.А., Ильдарханова Ф.И., Егорова Е.М., Сосенкова Л.С. Лакокрасочные материалы, модифицированные наночастицами меди // Лакокрасочные материалы и их применение, 2012, № 1 и 2, с. 80-82) с двух сторон толщиной слоя 100 нм, намагниченная железная сетка 16 с магнитным порошком феррита 18, частицы которой образуют магнитное поле, способное отталкивать пары ртути 19, которая вставлена перед медной сеткой 15, противопылевой тампон 13 и химический слой поглотителя 12, а также защитное покрытие 9, состоящее из двух слоев силиконовой эмульсии 17, между которыми расположен слой ферритового порошка 18, который наносится по всей поверхности фильтрующего устройства 10 и маски противогаза 2, за исключением панорамного очкового узла 7.
Осуществление полезной модели
Для получения гибкой, прочной, легкой маски противогаза 2, в которой лицевой обтюратор 3, узлы вдоха 5, мембранное устройство 4 и очковый узел 7 представляют единое целое, в формующей полости литьевой формы предварительно огораживают периметр полости очкового узла 7, под давлением заливают в нее термопластичный полиуретан, убирают перегородку и под давлением заливают в форму стирол-этилен-бутилен-стирол, образующий лицевой обтюратор 3. Таким образом, весь процесс изготовления маски 2 осуществляется в одной литьевой форме, на одном термопластавтомате и за один технологический цикл.
2
Надев противогаз 1, лицевой обтюратор 3 плотно прилегает к коже и делает маску 2 противогаза герметичной, тем самым не позволяя парам ртути проникать в дыхательные пути. Мембранное устройство 4 не позволяет скапливаться парам влаги при использовании противогаза 1 на стенках панорамного очкового узла 7. При надевании противогаза 1 узел вдоха 5 и узел выдоха 6 обеспечивают поступление кислорода и выход смеси газов (СО и др. газов) соответственно из маски 2 противогаза. Обзор обеспечивается при помощи панорамного очкового узла 7.
Роль многослойного фильтрующего устройства 10 при вдохе заключается в следующем: установленный в металлическом корпусе 11 химический поглотитель 12 поглощает разнообразные газы или пары органических веществ из вдыхаемого воздуха, два противопылевых тампона 13 обеспечивают эффективное улавливание пыли, которая может поступать с воздухом или выделяться из поглотителя 12 во время эксплуатации устройства. При вдыхании воздуха в смеси с парами ртути 19 (в чрезвычайных ситуациях) парообразная ртуть 19 вступает в физико-химическое взаимодействие с медью медной сетки 15, а намагниченная железная сетка 16 с нанесенным магнитным порошком феррита отталкивает пары ртути, дополнительно защищая органы дыхания от отравления. Для удержания всех составных частей, в многослойном фильтрующем устройстве 10 установлены выступающие поверхности 14, при помощи которых обеспечивается их устойчивость. Когда концентрация паров ртути в воздухе настолько высока, что магнитное поле пропускает некоторое количество ртути, то медная сетка 15 с наночастицами меди адсорбирует ртуть, химически взаимодействуя с парами ртути, связывая их.
При попадании паров ртути 19 (в чрезвычайных ситуациях) в маску 2 противогаза, пары ртути 19 вступают в физико-химическое взаимодействие с медью, а намагниченная стальная сетка 16 с нанесенным магнитным порошком феррита отталкивает пары ртути. Для удержания всех составных частей, в многослойном фильтрующем устройстве 10 установлены выступающие поверхности 14, при помощи которых обеспечивается их устойчивость. Когда концентрация паров ртути в воздухе настолько высока, что магнитное поле пропускает некоторое количество ртути, то медная сетка 15 с наночастицами меди адсорбирует ртуть, химически взаимодействуя с парами ртути, связывая их.
2
Надев противогаз 1, при вдохе воздуха, содержащего пары ртути 19, которые отталкиваются от намагниченной стальной сетки с нанесенным магнитным порошком феррита 16 и от многослойного защитного покрытия 9, в результате пары ртути 19 не проникают в дыхательные пути человека и не оседают на поверхности маски 2 противогаза и многослойного фильтрующего устройства 10. Даже если и возникнет возможность проникнуть парам ртути 19 далее стальной сетки с нанесенным магнитным порошком феррита 16, то они удерживаются медной сеткой, покрытой эмалью с наночастицами меди 15, образуя амальгаму ртути с медью. Таким образом, пары ртути 19 полностью задерживаются многослойным фильтрующим устройством 10 и не оседают на поверхности противогаза 1. При выдохе смеси газов (СО и др. газы) в маске 2 противогаза создается достаточное давление для открытия обратного клапана 8 и выхода данной смеси газов через узел выдоха 6, а для предотвращения попадания паров ртути 19 в маску 2 противогаза через отверстие, которое образуется при работе обратного клапана 8, на его поверхность нанесено защитное покрытие 9, которое предотвращает попадание паров ртути 19 в маску 2 противогаза, а затем в дыхательные пути человека.
Слоями силиконовой эмульсии 17, между которыми находится слой магнитного порошка феррита 18, покрыта поверхность всего противогаза 1, за исключением очкового панорамного узла 7, обеспечивая тем самым защиту противогаза 1 от оседания паров ртути 19 на его поверхности.
3
4
Медную сетку можно легко извлечь из корпуса фильтрующего устройства, затем обработать 20%-ным водным раствором FeCl или 10%-ным водным раствором КМnО, подкисленным 1%-ным водным раствором соляной кислоты.
3
4
Очистка воздуха основана на том, что пары ртути, находящиеся в воздухе и являющиеся продуктами выстрела, адсорбируются на поверхности медной сетки 15, таким образом, подвергаются связыванию, т.е. химическому взаимодействию, протекающему между ртутью и медью. В результате химического взаимодействия паров ртути с чистой медью образуются амальгамы, которые через определенный промежуток времени (500 ч) растворяют раствором FeCl или раствором КМnО, подкисленным соляной кислотой. Медь после очистки растворами от амальгам, покрытая наночастицами меди, может вновь использоваться для защиты от отравления парами ртути, т.е. способна активно взаимодействовать с парами ртути. При этом активность меди проявляется как в сухой, так и в увлажненной атмосфере.
-6
Также известно, что магниты отталкивают пары ртути и тем самым обеспечивают дополнительную защиту человека от паров ртути, т.е. ртуть является одним из известных диамагнетиков, ее диамагнитный эффект (выталкивание внешнего магнитного поля) высокий, а атомная магнитная восприимчивость ртути равна 0,19⋅10.
Намагниченная стальная сетка 16 с нанесенным магнитным ферритовым порошком 18 является первым защитным элементом в фильтрующем устройстве 10, тем самым создавая дополнительный элемент защиты фильтрующего устройства 10, что в результате предотвращает попадание в дыхательные пути человека паров ртути.
Пример.
-4
-4
2
Произвели сравнительный анализ содержания ртути, образующейся после разложения фульмината ртути (гремучей ртути, инициатора) как содержимого патрона к пистолету Макарова на внутренней поверхности многослойного фильтрующего устройства противогаза, изготовленного согласно полезной модели, после 1000 выстрелов с содержанием ртути на внутренней поверхности многослойной защитной маски (патент на полезную модель № 158754 от 25.03.2015. Многослойная защитная маска от отравления парами ртути / Г.К. Лобачева, Н.В. Павличенко, А.С. Киосе). Содержание ртути на внутренней поверхности многослойного фильтрующего устройства противогаза после 1000 выстрелов равно 0,001⋅10, а у аналога 0,060⋅10 мг/см.