СОРБИРУЮЩИЙ ФИЛЬТР ДЛЯ ЛЕГКОГО РЕСПИРАТОРА

СОРБИРУЮЩИЙ ФИЛЬТР ДЛЯ ЛЕГКОГО РЕСПИРАТОРА
Полезная модель относится к области средств индивидуальной защиты органов дыхания от содержащихся в воздухе газов и паров и преимущественно может быть использована в фильтрах легких респираторов.
Известны используемые в легких респираторах фильтрующие материалы из волокнистых полимерных материалов различного химического состава по патентам Российской Федерации № 2014855, 1994, № 2023454,1994, № 2042394, 1995, № 2049525,1996 и № 2135263, 1999, а также из литературы (Каминский С.Л., Басманов П.И. Средства индивидуальной защиты. - М.: Воениздат, 1988, с. 4345. Лепесток (Легкие респираторы) / Петрянов И.В. и др. - М.: Наука, 1984, с. 60). Указанные фильтрующие материалы выполняют эффективную фильтрацию аэрозолей, но не обеспечивают защиту органов дыхания от паров и газов, поскольку не обладают сорбционными свойствами.
МПК7А62В23/02,А62В7/10
Известны из литературы (Лепесток (Легкие респираторы) / Петрянов И.В. и др. - М.: Наука, 1984, с. 194-195) и по патенту Российской Федерации № 2068282, 1996 сорбирующие материалы из пористых полиакрилонитрильных волокон, внутри которых размещен порошкообразный сорбент, например, активированный уголь. Подобные сорбирующие материалы обеспечивают эффективную защиту органов дыхания от органических газов, например, гексахлорбутадиена, но малоэффективны при защите от неорганических газов и паров вследствие низких сорбирующих свойств активированного угля по отношению к указанным веществам. При этом перечень вредных газов и паров, защиту от которых обеспечивают данные сорбирующие материалы, оказывается весьма ограниченным, поскольку в настоящее время отсутствуют способы внесения в волокна данной структуры иных сорбентов, кроме активированного угля, прежде всего, водорастворимых. Кроме того, сложность технологии внесения в пористые волокна активированного угля приводит к высокой себестоимости указанных сорбирующих материалов.
Из литературы (Лепесток (Легкие респираторы) / Петрянов И.В. и др. - М.: Наука, 1984, с. 188, рис. 10.2) известен сорбирующий фильтр сорбционно-фильтрующего легкого респиратора типа Лепесток-Г, который выполнен в виде слоя волокнистого полимерного фильтрующего материала типа ФПП-70-0,3, наполненного порошкообразным активированным углем, импрегнированным иодом в качестве хемосорбента, и обеспечивает эффективную защиту органов дыхания от паров ртути и органических веществ. Однако, благодаря видам используемых сорбентов данный сорбирующий фильтр не обеспечивает защиту органов дыхания от
неорганических газов. Кроме того, используемый в его конструкции слой волокнистого фильтрующего материала типа ФПП-70-0,3 состоит из волокон диаметром около 7 мкм и обладает достаточно высоким сопротивлением воздушному потоку, равным 3 Па при скорости воздушного потока 1 см/с. Это не позволяет осуществлять наполнение данного известного фильтра сорбентами, выполняемое путем продувки через него воздуха с пылевидными сорбентами, до содержания сорбентов, соответствующего поверхностной плотности сорбента (масса сорбента, приходящаяся на единицу площади фильтра) более 4 мг/см2. Данное обстоятельство существенно ограничивает сорбционную емкость и время защитного действия указанного сорбирующего фильтра.
Наиболее близким по конструкции и защитным свойствам к предлагаемому сорбирующему фильтру для легкого респиратора следует считать сорбирующий фильтр сорбционно-фильтрующего легкого респиратора типа Лепесток-А (Лепесток (Легкие респираторы) / Петрянов И.В. и др. - М.: Наука, 1984, с. 194), который выполнен в виде слоя волокнистого полимерного фильтрующего материала типа ФПП-70-0,3, наполненного порошкообразным активированным углем, и предназначен для достаточно эффективной защиты органов дыхания от ряда органических растворителей и других веществ, например, ксилола, эпихлоргидрина, гексахлорана, толуола и гексахлорбутадиена. Например, при поверхностной плотности сорбента около 6 мг/см2, скорости воздушного потока через фильтр 6 см/с, концентрации гексахлорбутадиена 0,4 мг/м3, соответствующей 40 предельно допустимым концентрациям, и относительной влажности воздуха 50% такой сорбционный фильтр обеспечивает
коэффициент проскока указанных токсичных паров не более 1% и время защитного действия не менее 8 часов.
Однако, используемый в данном сорбирующем фильтре в качестве сорбента активированный уголь обеспечивает ему защитное действие, как правило, только от органических токсичных газов и паров, но не позволяет использовать такой сорбционный фильтр в респираторах для защиты от кислых и основных газов и паров неорганической природы, что существенно сужает его функциональные возможности и следовательно область применения.
Поскольку в конструкции сорбирующего фильтра, выбранного за прототип, используется слой волокнистого фильтрующего материала типа ФПП-70-0,3 с достаточно высоким сопротивлением воздушному потоку, равным 3 Па при скорости воздушного потока 1 см/с, современные технологии наполнения слоя волокнистого фильтрующего материала сорбентом, выполняемого путем продувки через него воздуха с пылевидным активированным углем, не позволяют получать подобный сорбционный фильтр с поверхностной плотностью сорбента более 6-8 мг/см2. Это обусловлено тем, что, с одной стороны, согласно закону фильтрации, частицы сорбента осаждаются на волокнах и располагаются в волокнистом слое фильтрующего материала так, что их концентрация убывает по экспоненциальной зависимости по мере увеличения глубины их проникновения в слой, причем крутизна этой зависимости увеличивается с возрастанием сопротивления воздушному потоку. С другой стороны, при указанном сопротивлении воздушному потоку данного фильтрующего материала происходит нагартовка частиц сорбента на внешней по отношению к движущейся при продувке пылевоздушной смеси поверхности фильтрующего материала, что
препятствует дальнейшему наполнению его сорбентом. Это не позволяет получить достаточно протяженного слоя сорбента в объеме фильтрующего материала, ограничивает количество вносимого сорбента и поэтому снижает сорбционную емкость, а также ограничивает время защитного действия указанного сорбирующего фильтра.
Недостатками сорбирующего фильтра, выбранного за прототип, являются ограниченные сорбционная емкость и время защитного действия, а также недостаточно широкие функциональные возможности, ограниченные возможностью защиты только от органических газов и паров.
Целями предлагаемой полезной модели являются повышение сорбционной емкости и времени защитного действия предлагаемого сорбирующего фильтра для легкого респиратора, а также расширение его функциональных возможностей, связанное с защитой органов дыхания, кроме того, и от неорганических газов.
Поставленные цели достигаются, согласно полезной модели, тем, что предлагаемый сорбирующий фильтр для легкого респиратора, содержащий, в соответствии с прототипом, слой волокнистого полимерного фильтрующего материала и наполняющий его порошкообразный активированный уголь в качестве сорбента органических газов и паров, отличается от прототипа тем, что слой волокнистого полимерного фильтрующего материала выполнен с сопротивлением воздушному потоку от 0,1 до 2,8 Па и снабжен наполняющим его порошкообразным сорбентом неорганических газов и паров. При этом в качестве сорбента неорганических газов и паров использованы сода, лимонная кислота или ионит.
Выполнение слоя волокнистого полимерного фильтрующего материала с сопротивлением воздушному потоку от 0,1 до 2,8 Па, то есть имеющим значительно меньшее значение по сравнению с известным фильтром, способствует более глубокому проникновению порошкообразных сорбентов в слой фильтрующего материала, что позволяет получить по толщине более протяженный слой сорбентов в объеме фильтрующего материала и поэтому увеличивает количество вносимых сорбентов. При той же технологии наполнения слоя волокнистогополимерногофильтрующегоматериала
порошкообразными сорбентами это позволяет увеличить поверхностную плотность сорбентов до 9-16 мг/см2 и, тем самым, повысить сорбционную емкость и время защитного действия в тех же условиях до 10-16 часов.
Снабжение слоя волокнистого полимерного фильтрующего материала наполняющим его порошкообразным сорбентом неорганических газов и паров обеспечивает существенное расширение функциональных возможностей предлагаемого сорбирующего фильтра для легкого респиратора вследствие придания ему возможности защиты органов дыхания не только от органических газов и паров, обеспечиваемой наличием активированного угля в качестве сорбента, но и дополнительно от неорганических газов и паров. Так, например, сода выполняет функцию сорбента кислых газов, прежде всего, фтористого водорода и хлористого водорода. Лимонная кислота является эффективным сорбентом основных газов, прежде всего, аммиака. Ионит может использоваться в качестве сорбента аммиака и сероводорода.
сорбирующего фильтра для легкого респиратора перечисленных отличительных признаков.
На фиг. 1 показан внешний вид предлагаемого сорбирующего фильтра для легкого респиратора, где 1 - волокнистый полимерный фильтрующий материал и 2 - сорбенты.
На фиг. 2 показан разрез фильтрующего элемента легкого респиратора с предлагаемым сорбирующим фильтром, где 3 сорбирующий фильтр, 4 - первый противоаэрозольный фильтрующий материал, 5 - второй противоаэрозольный фильтрующий материал, 6 нетканый фильтрующий материал и 7 - марля (или нетканый материал).
Предлагаемый сорбирующий фильтр 3 для легкого респиратора содержит волокнистый полимерный фильтрующий материал 1 (см. фиг. 1), например, в виде круга, толщиной 1-5 мм с сопротивлением воздушному потоку 0,1-2,8 Па, выполненный, например, из полипропилена, лавсана, полиэфира или перхлорвинила, и наполненный порошкообразными сорбентами 2 органических и неорганических газов и паров с поверхностной плотностью сорбентов в пределах 9-16 мг/см2.
Указанный волокнистый полимерный фильтрующий материал 1 может быть получен одним из известных способов, например, в соответствии с патентом Российской Федерации № 2060036, 1996, путем пропускания раствора или расплава данного полимера через капилляр в сильном электростатическом поле и осаждении полученного волокна потоком воздуха на выполненный в виде барабана электрод. При этом выбором параметров реализующей данный способ установки и условий проведения технологического процесса обеспечивают получение волокнистого полимерного
фильтрующего материала 1 необходимой толщины и сопротивлением воздушному потоку 0,1-2,8 Па.
Волокнистый полимерный фильтрующий материал 1 раскраивают на заготовки, например, в виде круга диаметром 180-200 мм (см. фиг. 1). Затем заготовку волокнистого полимерного фильтрующего материала 1 наполняют порошкообразными сорбентами 2 до достижения поверхностной плотности сорбентов в пределах 9-16 мг/см2 в соответствии с одним из известных способов, например, путем пропускания через заготовку потока смеси порошкообразных сорбентов с воздухом, как это предусмотрено способом по патенту Российской Федерации № 2053820, 1996. При этом диаметр пятна напыления сорбентов 2 на заготовке может составлять 170-200 мм. В качестве сорбента 2 органических газов и паров используют порошкообразный активированный уголь с размером частиц 3-5 мкм. В качестве сорбента 2 кислых газов, прежде всего, фтористого водорода и хлористого водорода, используют порошкообразную соду с размером частиц 5-8 мкм. В качестве сорбентов 2 аммиака используют порошкообразные лимонную кислоту или ионит с размером частиц 3-5 мкм, причем последний используют и в качестве сорбента сероводорода. Сорбенты 2 напыляют поочередно, чтобы получить их распределение по толщине волокнистого полимерного фильтрующего материала 1 слоями, либо одновременно после предварительного перемешивания сорбентов 2 в порошкообразном состоянии.
В составе фильтрующих элементов легких респираторов предлагаемый сорбирующий фильтр 3 используется совместно с материалами, обеспечивающими фильтрацию аэрозолей и пыли (см. фиг. 2). При этом сорбирующий фильтр 3 со стороны, обращенной при
применении респиратора к лицу пользователя, покрывают высокоэффективным первым противоарозольным фильтрующим материалом 4, например, типа ФП (фильтр Петрянова), в том числе, и на марлевой подложке, обращенным фильтрующей стороной к сорбирующему фильтру 3. Первый противоаэрозольный фильтрующий материал 4 покрывают марлей 7 (или нетканым материалом), которая при применении респиратора соприкасается с лицом пользователя, являясь гидрофильным материалом, впитывает влагу, выполняет функцию гигиенического слоя и предотвращает аллергическое воздействие на пользователя сорбентов 2 и фильтрующих материалов респиратора. Снаружи по отношению к лицу пользователя сорбирующий фильтр 3 покрывают вторым противоаэрозольным фильтрующим материалом 5, например, типа ФП, в том числе, и на марлевой подложке, с расположением фильтрующей стороной наружу. Снаружи по отношению к лицу пользователя второй противоаэрозольный фильтрующий материал 5 покрывают нетканым фильтрующим материалом 6, выполняющим функцию противопылевого фильтра грубой очистки. Заготовку в виде слоев фильтрующих материалов и сорбирующего фильтра 3 скрепляют одним из известных способов, например, путем выполнения по контуру заготовки нитяного шва тонкими иглой и хлопчатобумажной нитью (Лепесток (Легкие респираторы) / Петрянов И.В. и др. - М.: Наука, 1984, с. 77, рис. 4.11, а) или методом термоскрепления, как это позволяет выполнить известная установка для изготовления респираторов по патенту Российской Федерации № 2106161,1998.
Сопротивление воздушному потоку изготовленного респиратора не превышает 60 Па.
При применении легкого респиратора с предлагаемым сорбирующим фильтром 3 вдыхаемый пользователем поток воздуха последовательно проходит (см. фиг. 2) через нетканый фильтрующий материал 6, задерживающий крупные частицы пыли и аэрозолей, через второй противоаэрозольный фильтрующий материал 5, задерживающий пыль и аэрозоли, через предлагаемый сорбирующий фильтр 3, осуществляющий адсорбцию органических газов и паров активированным углем и тех или иных неорганических газов и паров сорбентом 2 неорганических газов и паров (в зависимости от вида используемого в нем сорбента неорганических газов и паров), а также задерживающий частицы пыли и аэрозолей, затем через первый противоаэрозольный фильтрующий материал 4, выполняющий окончательную фильтрацию аэрозолей, и, наконец, через марлю 7 (или нетканый материал) поступает к органам дыхания пользователя.
Эффективность защитного действия предлагаемого сорбирующего фильтра в составе легких сорбционно-фильтрующих респираторов иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1.
Сорбирующий фильтр в виде слоя толщиной 1 мм из волокнистого перхлорвинила с сопротивлением воздушному потоку 2,8 Па, содержащий порошкообразный активированный уголь марки ОУА с размером частиц около 3 мкм и порошкообразную кальцинированную соду с размером частиц около 5 мкм и имеющий поверхностную плотность указанных сорбентов соответственно 4 и 8 мг/см2, в составе фильтрующего элемента легкого респиратора, например, типа Алина, разработанного заявителем, обеспечивает время защитного действия 10 часов по отношению к гексахлорбутадиену и фтористому водороду при коэффициенте
проскока не более 1% и концентрации их в окружающем воздухе соответственно 0,4 мг/м3 и 2,0 мг/м3.
Пример 2.
Сорбирующий фильтр в виде слоя толщиной 3 мм из волокнистого полипропилена с сопротивлением воздушному потоку 0,7 Па, содержащий порошкообразный активированный уголь марки ОУА с размером частиц около 3 мкм и порошкообразную лимонную кислоту с размером частиц около 4 мкм и имеющий поверхностную плотность данных сорбентов соответственно 5 и 8 мг/см2, в составе фильтрующего элемента легкого респиратора, например, типа Алина обеспечивает время защитного действия 12 часов по отношению к гексахлорбутадиену и аммиаку при коэффициенте проскока не более 1% и концентрации их в окружающем воздухе соответственно 0,4 мг/м3 и 100,0 мг/м3.
Пример 3.
Сорбирующий фильтр в виде слоя толщиной 5 мм из волокнистого полиэфира с сопротивлением воздушному потоку 0,3 Па, содержащий порошкообразный активированный уголь марки ОУА с размером частиц около 3 мкм и порошкообразный ионит марки КУ-23 в медной форме с размером частиц около 4 мкм и имеющий поверхностную плотность данных сорбентов соответственно 8 и 8 мг/см2, в составе фильтрующего элемента легкого респиратора, например, типа Алина обеспечивает время защитного действия 16 часов по отношению к гексахлорбутадиену и аммиаку при коэффициенте проскока не более 1% и концентрации их в окружающем воздухе соответственно 0,4 мг/м3 и 100,0 мг/м3.
сорбирующего фильтра для легкого респиратора, а также расширение его функциональных возможностей, связанное с зашитой органов дыхания, кроме того, и от неорганических газов.
ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
1.Сорбирующий фильтр для легкого респиратора, содержащий слой волокнистого полимерного фильтрующего материала и наполняющий его порошкообразный активированный уголь в качестве сорбента органических газов и паров, отличающийся тем, что слой волокнистого полимерного фильтрующего материала выполнен с сопротивлением воздушному потоку от ОД до 2,8 Па и снабжен наполняющим его порошкообразным сорбентом неорганических газов и паров.
2.Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что в качестве сорбента неорганических газов и паров использована сода.
3.Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что в качестве сорбента неорганических газов и паров использована лимонная кислота.
4.Фильтр по п. 1, отличающийся тем, что в качестве сорбента неорганических газов и паров использован ионит.
СОРБИРУЮЩИЙ ФИЛЬТР ДЛЯ ЛЕГКОГО РЕСПИРАТОРА