När du arbetar i en förorenad atmosfär, för att förhindra inandning av giftiga ämnen i gasform i kroppen, används ofta lätta, bekväma och billiga filtreringsmedel för personligt andningsskydd RPE ( respiratorer , gasmasker ). De ger arbetarna andningsluft genom att rena den omgivande luften i gasmaskfilter. Livslängden för sådana filter är begränsad, och den beror på användningsförhållandena [1] : den kemiska sammansättningen och koncentrationen av förorenande gaser i luften; temperatur och luftfuktighet [2] i luften; luftförbrukning (allvarligheten av det utförda arbetet); och egenskaper hos filtret och sorbenten. I praktiken kan det variera inom ett mycket brett intervall – från flera minuter till tiotals och hundratals timmar. För att upprätthålla arbetstagarnas hälsa måste filter bytas ut i tid. Det finns olika sätt att avgöra när filter ska bytas ut [3] .
Under lång tid användes reaktionen från arbetarens sinnesorgan för att ersätta filtren: det fanns en lukt under masken [4] , irritation av slemhinnorna i andningsorganen, ögonen - det är dags att byta filter (och det fanns inga andra sätt [5] ). Men denna metod användes med begränsningar - inte alla gaser har en lukt och andra "varningsegenskaper" vid farliga koncentrationer. Vidareutveckling av vetenskapen har visat att även de gaser som (som man trodde) har goda varningsegenskaper, detta är en opålitlig metod. Det visade sig att det i en grupp människor, på grund av kroppens individuella egenskaper, finns arbetare med nedsatt känslighet - och de byter ut filtren för sent. Sådana arbetare, för vissa gaser, kan utgöra en avsevärd del av deras totala antal. Sedan 1998 i USA har därför byte av filter enligt sinnesorganens subjektiva reaktion varit förbjudet helt och hållet [6] . Nu, på grund av det mycket lilla antalet gaser för vilka det finns filter med indikatorer som varnar arbetaren för slutet av deras livslängd , [7] [8] har planerat utbyte (baserat på uppmätt eller beräknad livslängd) blivit det viktigaste metod [9] [10] .
Senare började samma tillvägagångssätt användas i Australien, Europeiska unionen och andra utvecklade länder. I Ryska federationen, under preliminära och periodiska medicinska undersökningar av arbetare som använder RPE med helmasker med panoramaglas, kontrolleras inte deras förmåga att upptäcka avslutningen av luftrening med filtret; och vid användning av RPE med halvmasker för skydd mot gaser görs inte medicinska undersökningar [11] (till skillnad från i USA).
Som det huvudsakliga sättet att fastställa behovet av att byta filter, rekommenderade den sovjetiska katalogen [12] att använda tabeller med livslängdsvärden för filter av alla typer (för en mängd olika koncentrationer av dussintals skadliga gaser).
Vissa skadliga gaser kan absorberas av sorbenter , vanligtvis fasta material med en stor specifik yta (till exempel aktivt kol ) [13] . Typiskt framställs sådana sorbenter i form av granuler och fylls med ett filterhus. När förorenad luft passerar genom filtret absorberar sorbenten selektivt skadliga ämnen och håller dem kvar på ytan. När sorbenten blir mättad förlorar den sin förmåga att hålla kvar gaser och förorenad luft börjar passera genom filtret. Vid långvarig drift av filtret ökar koncentrationen av skadliga ämnen i den renade luften och kan överstiga MPC . Således är livslängden för adsorberande gasfilter begränsad. Bindningen av gaser på sorbentens yta är en reversibel process, och under vissa förhållanden kan desorption inträffa - frigöring av bundna gaser till den rengjorda luften. Förmågan hos en sorbent att binda olika gaser beror på gasernas kemiska egenskaper, temperatur och andra faktorer. För bättre absorption av vissa skadliga gaser tillsätts ämnen i filtret som bildar starkare bindningar med dessa gaser. Så tillsatsen av jod förbättrar absorptionen av kvicksilver , metallsalter - ammoniak , metalloxider - sura gaser [14] .
| skadligt ämne | Tillsats |
|---|---|
| Fosgen , klor , arsin | koppar / silver salter |
| Svavelväte , merkaptaner | järnoxid |
| Aldehyder | Mangan(IV)oxid |
| Ammoniak | Fosforsyra |
| Sura gaser, koldisulfid | Kaliumkarbonat |
| Svavelväte , fosfin , kvicksilver , arsin , radioaktiv metyljodid | Kaliumjodid |
| vätesulfid | Kaliumpermanganat |
| Arsin , fosfin | Silver |
| Merkurius | Svavel |
| Ammoniak , aminer , kvicksilver | Svavelsyra |
| Radioaktiv metyljodid | Trietylendiamin (TEDA) |
| Vätecyanid | zinkoxid |
Vissa skadliga ämnen kan hållas kvar på grund av bildandet av kemiska bindningar med sorbentens yta. Till exempel beskrivs kopparsalternas förmåga att bilda komplexa föreningar med ammoniak [13] . Den kemiska bindningen av skadliga ämnen är starkare och som regel irreversibel. Detta gör att gasfiltret kan användas upprepade gånger så länge det finns tillräckligt med oanvänt absorbent i det. Livslängden för sådana filter är begränsad.
Vissa giftiga ämnen kan oskadliggöras genom kemisk omvandling. För detta används olika katalysatorer, ämnen som inte förbrukas under en kemisk reaktion. Till exempel kan hopcalite användas för att oxidera giftig kolmonoxid till ofarlig koldioxid . Effektiviteten hos denna katalysator reduceras avsevärt vid hög luftfuktighet. Därför, för att filtret ska fungera korrekt, installeras en extra torktumlare framför katalysatorn. När torktumlaren är mättad med vattenånga, minskar effektiviteten hos katalysatorn avsevärt och filtret börjar släppa igenom kolmonoxid . Livslängden för sådana gasmaskfilter är begränsad.
Katalytisk nedbrytning kan också ske när filtrerande PPE används för att skydda mot nickel eller järnkarbonyl. Möjliga alternativ för oxidation med atmosfäriskt syre:
2 Ni(CO) 4 + O2 → 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
Luftrening med sorbentfilter på grund av adsorption är utbredd, men i vissa fall försvårar användningen av sådana filter desorption. Om filtrets livslängd är lång vid kontinuerlig användning betyder det inte alltid att det kan användas under lång tid om det är planerat att använda det intermittent. När de används för första gången, ackumulerar sorbentskikten vid det förorenade luftinloppet molekyler av giftiga gaser. Under lagring (till exempel under lördag och söndag), om molekylerna hålls dåligt kvar av sorbenten, kan de flytta till utloppet för den renade luften. Sedan, i början av applikationen för andra gången, även i en oförorenad atmosfär, kan koncentrationen av giftiga gaser i den "rengjorda" luften överstiga MAC.
Om luften är förorenad med två eller flera gaser hindrar deras molekyler varandra från att uppta platser på ytan och i porerna av aktivt kol. Sämre kvarhållna molekyler undanträngs av andra. Som ett resultat, efter att sorbenten är mättad med en mindre kvarhållen substans, slutar den att rena luften från den (till exempel, med samtidig infångning, ersätts vätesulfid av koldisulfid [17] ). Men vid denna tidpunkt förskjuts de redan infångade molekylerna från sorbenten till luften av molekyler av bättre kvarhållna ämnen. De kommer in i luftströmmen, som redan har upphört att renas från detta (dåligt bibehållna) ämne, och koncentrationen av ett sådant ämne i luften som passerat genom filtret kan överstiga koncentrationen i den orenade luften. Figuren visar hur förskjutningen av acetonmolekyler av styrenmolekyler leder till att (vid användning av filtret under tillräckligt lång tid) koncentrationen av aceton i renad luft kan överstiga koncentrationen i orenad luft med 3 gånger.
I vissa fall kan ämnet som förskjuter molekylerna av ett giftigt ämne in i masken vara vattenånga, som alltid finns i luften [18] .
Gasfilter som ger skydd mot en kombination av olika gaser innehåller de absorbatorer som krävs för att fånga in dessa gaser och är föremål för alla relevanta restriktioner.
Beroende på de skadliga gaserna, de gasmaskfilter som används och organisationen av användningen av andningsskydd har olika metoder använts och används för att byta ut filtren.
Historiskt sett kom gasfiltrerande RPE i utbredd användning efter introduktionen av kemiska vapen . Den fullständiga frånvaron av anordningar för att detektera gaser, användningen av nya kemiska krigföringsmedel och det faktum att om det i en grupp människor med olika känslighet för luktorganet räcker för att gasen ska upptäckas av en person - ledde till att användning av den subjektiva reaktionen av sinnena för att bestämma filtrets livslängd. Men även i denna situation togs hänsyn till olika individuella känsligheter. Så i den franska armén valdes soldater med gott luktsinne ut som "observatörer Z" (för att upptäcka början på en gasattack) [19] . Detta tillvägagångssätt användes senare allmänt inom industrin för att ersätta filter [20] . Förhållandena var dock märkbart annorlunda än de militära - den goda känsligheten hos en arbetares luktorgan (med hjälp av en gasmask) kunde inte hjälpa en annan, med sämre känslighet, att upptäcka slutet på livslängden. Men den låga utvecklingsnivån inom vetenskap och teknik gjorde det svårt att utveckla säkrare metoder för att ersätta filter.
När sorbenten, den kemiska absorbatorn (eller torkmedlet - vid användning av katalysatorer) är mättad, ökar koncentrationen av skadliga gaser i den renade luften gradvis. Om en arbetare känner en karakteristisk lukt, smak, irritation av andningsorganen etc. (upp till yrsel, huvudvärk och annan möjlig försämring av välbefinnandet, inklusive förlust av medvetande), då sådana tecken (kallade "varningsegenskaper" i USA [21 ] ) indikerar behovet av att lämna det förorenade området och byta ut filtret mot ett nytt. Dessutom kan dessa tecken tyda på en lös passform av masken i ansiktet. Historiskt sett är denna ersättningsmetod den äldsta.
Om skadliga gaser i koncentrationer under MPC har varningsegenskaper, kommer byte av filter som regel att ske i tid. Användningen av denna metod kräver inte användning av speciella (dyrare) filter och extra utrustning; filter byts ut vid behov, eftersom filtrens absorptionskapacitet förbrukas, utan några beräkningar. Filtrets sorptionskapacitet är fullt utnyttjad vid bytestidpunkten (vilket minskar kostnaderna för andningsskydd).
Nackdelen med denna metod är att många skadliga gaser inte har varningsegenskaper. Till exempel listar 3M Handbook [22] mer än 500 skadliga gaser, varav 62 har inga varningsegenskaper, och ytterligare 113 skadliga gaser är märkta som ämnen för vilka det inte är känt om de har varningsegenskaper. Därför, i ett antal fall, kommer byte av filter när en lukt dyker upp under masken att leda till förgiftning av arbetare med förorenad luft som överstiger MPC för skadliga ämnen. Tabellen visar vid vilken koncentration (uttryckt i MPC ) människor i genomsnitt reagerar på lukten av olika skadliga gaser:
Tabell 1. Några skadliga ämnen med dåliga varningsegenskaper [22] :
| Titel (CAS) | Genomsnittlig skift MPC RH , ppm (mg/m³) | Den koncentration vid vilken 50 % av människor börjar lukta, MPC |
|---|---|---|
| Etylenoxid (75-21-8) | 1 (1,8) | 851 |
| Arsin (7784-42-1) | 0,05 (0,2) | upp till 200 |
| Pentaborane (19624-22-7) | 0,005 (0,013) | 194 |
| Klordioxid (10049-04-4) | 0,1 (0,3) | 92,4 |
| Metylenbifenylisocyanat (101-68-8) | 0,005 (0,051) | 77 |
| Diglycidyleter (2238-07-5) | 0,1 (0,53) | 46 |
| Vinylidenklorid (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 |
| Metyl-2-cyanoakrylat (137-05-3) | 0,2 (1) | tio |
| Osmiumtetroxid (20816-12-0) | 0,0002 (0,0016) | tio |
| Bensen (71-43-2) | 1 (3,5) | 8.5 |
| 1,2-epoxi-3-iso-propoxipropan (4016-14-2) | 50 (238) | 6 |
| Väteselenid (7783-07-5) | 0,05 (0,2) | 6 |
| Myrsyra (64-18-6) | 5(9) | 5.6 |
| Fosgen (75-44-5) | 0,1 (0,4) | 5.5 |
| Metylcyklohexanol (25639-42-3) | 50 (234) | 5 |
| 1-(1,1-dimetyletyl)-4-metylbensen (98-51-1) | 1 (6,1) | 5 |
| Perklorylfluorid (7616-94-6) | 3 (13) | 3.6 |
| Cyanogenklorid ( 506-77-4 ) | 0,3 (0,75) [23] | 3.2 |
| Maleinsyraanhydrid (108-31-6) | 0,1 (0,4) | 3.18 |
| Hexaklorcyklopentadien (77-47-4) | 0,01 (0,11) | 3 |
| 1,1-dikloretan (75-34-3) | 100 (400) | 2.5 |
| Klorbrometan (74-97-5) | 200 (1050) | 2 |
| N-propylnitrat (627-13-4) | 25 (107) | 2 |
| Syredifluorid (7783-41-7) | 0,05 (0,1) | 1.9 |
| Metylcyklohexan (108-87-2) | 400 (1610) | 1.4 |
| Kloroform (67-66-3) | 10 (49) | 1.17 |
Lista [24] ger en icke uttömmande lista över skadliga gaser som har inga eller dåliga varningsegenskaper, medan Lista [25] listar gaser för vilka det inte har fastställts om de har varningsegenskaper eller inte. Det är uppenbart att om tröskeln för uppfattningen av lukten av pentaboran är 194 MPC, med luftföroreningar på 10 MPC, är det i princip omöjligt att byta filter när en lukt uppstår under masken.
Praxis visar att även i de fall där gaser har varningsegenskaper, sker ett snabbt byte av filter inte alltid, eftersom tröskeln för känslighet för olika lukter varierar från person till person. En lärobok om andningsskydd inom industrin [26] nämner en studie [27] , som visar att i genomsnitt 95 % av en grupp människor kan ha en individuell tröskel för luktkänslighet i intervallet från 1/16 till 16 av Genomsnittligt värde. Det betyder att 2,5 % av människorna inte kommer att kunna lukta i en koncentration som är 16 gånger högre än den genomsnittliga tröskeln för luktuppfattning. Hos olika personer kan värdet på känslighetströskeln variera med två storleksordningar. Det vill säga, hälften av människorna kommer inte att lukta vid en koncentration som är lika med den genomsnittliga känslighetströskeln, och 15 % av människorna kommer inte att lukta vid en koncentration som är 4 gånger känslighetströskeln . Människors förmåga att lukta är starkt beroende av hur mycket uppmärksamhet de ger den. Känsligheten för lukt kan minska till exempel vid förkylningar och andra sjukdomar. Människors förmåga att upptäcka lukt beror också på det arbete de utför: om det kräver koncentration reagerar människor inte på lukten. Vid långvarig exponering för skadliga gaser med låg koncentration kan "beroende" uppstå, vilket minskar känsligheten. I alla dessa fall kan inandning av luft som överstiger MPC för skadliga ämnen gå obemärkt förbi.
Därför, i enlighet med kraven i den nya arbetssäkerhetsstandarden från 1997 av OSHA Occupational Safety and Health Administration , var användningen av denna metod för att ersätta gasmaskfilter helt förbjuden i USA [21] .
Vid kontroll av gasfilter som ersattes "på luktens utseende" (i Iran) visade det sig att 7 av 10 slutade skydda arbetare [28] .
Hopcalite- katalyserade filter används ofta för kolmonoxidskydd . När den används förbrukas inte katalysatorn, men dess skyddande egenskaper försvagas kraftigt med ökande luftfuktighet. För att undvika detta installeras en avfuktare i sådana filter. När torktumlaren är mättad ökar filtrets vikt markant. Denna funktion användes för att bestämma återanvändbarheten av gasmaskfiltret. Till exempel, i albumet "Individual Respiratory Protective Equipment" [29] beskrivs gasmaskfilter av märket "CO", som borde ha ersatts med en viktökning (i förhållande till den initiala) med 50 gram.
Ovannämnda album [29] och katalogen "Industriella gasmasker och andningsskydd" [12] beskriver sovjetiska gasmasklådor av märket "G", designade för att skydda mot kvicksilver. Deras livslängd var begränsad till 100 timmars användning (låda utan partikelfilter) eller 60 timmars användning (låda med partikelfilter), varefter filtret fick bytas ut mot ett nytt.
I den engelska upplagan av Respiratory Protection. Principer och tillämpningar” [30] och artikeln ”A Non-destructive Test of Vapor Filters” [31] beskriver en metod för oförstörande bestämning av återstående livslängd för använda och nya gasfilter. För att göra detta leds förorenad luft genom filtret och koncentrationen av föroreningar i den renade luften mäts. Noggrann mätning av koncentrationen av föroreningar i den renade luften gör att du kan uppskatta mängden oanvänd sorbent. För att minska effekten av test på livslängden används en kortvarig tillförsel av förorenad luft. Minskningen av sorptionskapaciteten till följd av tester är cirka 0,5 % av sorptionskapaciteten för ett nytt filter. Metoden användes även för 100 % kvalitetskontroll av filter tillverkade av det engelska företaget Martindale Protection Co (10 mikroliter 1-bromobutan injicerades i luftströmmen), och för att testa filter som utfärdats till arbetare på Waring Ltd och Rentokil Ltd. Metoden användes av Kemiska försvarsanstalten i början av 1970-talet. Ett patent utfärdades för denna verifieringsmetod [32] .
Katalogen "Personlig skyddsutrustning för järnvägstransportarbetare" [33] beskriver kortfattat två metoder för att objektivt bedöma graden av mättnad av sorbenten i ett gasmaskfilter. Författaren till avsnittet "Universal RPE" T. S. Tikhova rekommenderade användningen av spektrala och mikrokemiska metoder. Den spektrala metoden bygger på att bestämma förekomsten av ett skadligt ämne i en gasmasklåda genom provtagning och sedan analysera den på ett ståloskop. Den mikrokemiska metoden bygger på skikt-för-skikt-bestämning av närvaron av ett skadligt ämne i gasmaskladdningen genom att ta ett prov med efterföljande analys med en kemisk metod.
För de giftigaste ämnena rekommenderades, förutom metoden för att fastställa tiden för användning av filtret, att använda den spektrala metoden (arsenik och fosforväte, fosgen, fluor, organiska klorföreningar, organometalliska föreningar och mikrokemiska metoder (blåsyra). cyanogen).
Tyvärr beskrivs inte i båda fallen hur man tar bort laddningsprovet från filterhuset (de brukar inte demonteras), och om det kommer att vara möjligt att använda filtret efter det om analysen visar att det innehåller en tillräckligt stor mängd av omättat sorbent.
Den amerikanska hälso- och säkerhetsstandarden för detta farliga ämne ( 29 CFR 1910.1051 ) ger specifik vägledning om utbytesintervallen för gasfilter (val av respirator 1910.1051(h)(3)(i) ) baserat på överensstämmelse med minimikrav och förväntade förhållanden för användning av andningsskydd för skydd mot 1,3-butadien .
| Koncentration av ett skadligt ämne | Filterbytesintervall |
|---|---|
| upp till 5 MPC | var 4:e timme |
| upp till 10 MPC | var 3:e timme |
| upp till 25 MPC | varannan timme |
| upp till 50 MPC | varje timme |
| Över 50 MPC | Arbetsgivaren är skyldig att endast använda isolerande RPE - tillräckligt effektivt |
Om företaget har ett laboratorium som låter dig simulera användningen av filter under produktionsförhållanden (genom att passera luft genom dem som är förorenad på samma sätt som luften i produktionsrum), kan du experimentellt fastställa filterlivslängden. Denna metod är särskilt effektiv när luften är förorenad med en blandning av olika gaser och/eller ångor som påverkar deras absorption av filtret på olika sätt (en matematisk modell av växelverkan mellan olika gaser under deras filtrering har utvecklats relativt nyligen). Detta kräver dock korrekt information om luftföroreningar, och detta är vanligtvis inte konsekvent.
Ett annat alternativ för att använda laboratorietester är att kontrollera återstående livslängd för redan använda filter. Om det är stort kan sådana filter under sådana förhållanden användas längre (i vissa fall upprepade gånger). I detta fall krävs inte exakt information om den kemiska sammansättningen och koncentrationen av föroreningar. Den erhållna informationen om filtrens livslängd låter dig schemalägga byte av dem. Nackdelen med denna metod är att sådana tester kan kräva användning av komplex och dyr utrustning som kräver kvalificerat underhåll, vilket inte alltid är möjligt. Enligt en undersökning [34] genomförde omkring 5 % av alla företag 2001 i USA byte av gasmaskfilter baserat på resultaten av laboratorietester.
Produktionstestning av filterOm koncentrationen av föroreningar inte är konstant, och det inte finns någon möjlighet (utrustning, kvalificerad personal) att testa filter i laboratorieförhållanden som simulerar produktion, kan du kontrollera om filtren byts ut i tid . För att göra detta är det möjligt att bestämma föroreningen av luften som rengörs av filtret vid den tidpunkt då användningsperioden för filtret på arbetsplatsen slutar eller är nära att slutföras. Om en serie sådana mätningar visar att föroreningen av den renade luften inte överstiger den tillåtna nivån, så kan vi med stor sannolikhet anta att filtren inte byts ut sent. Denna verifieringsmetod kan användas för att kontrollera kvaliteten på andningsskyddsprogrammet (den del av det där filterbytesproceduren bestäms). En annan fördel med metoden är att den låter dig ta hänsyn till användningsförhållandena - till exempel vid hög luftfuktighet tillåter datorprogram (beskrivs i nästa avsnitt) hittills (2019) dig inte alltid att exakt förutsäga tiden av skyddsåtgärder.
För att använda denna metod kan du till exempel be arbetaren att lämna den förorenade atmosfären; ta bort ett av filtren; installera en tee på masken och ett filter på tee; och anslut en provtagningsslang till T-stycket. Efter att medarbetaren kommit in i den förorenade atmosfären tas luftprover från tee. Detta gör att du kan få ett prov som har passerat filtret (men inte från masken - inandningsventilen kommer inte att släppa in luft i tee). Den provtagna luften kan passeras genom ett lämpligt indikatorrör , vilket gör att du kan bestämma koncentrationen av ett skadligt ämne i den renade luften. Som tee kan du använda en standardfixtur för att testa maskens isolerande egenskaper [10] .
Iranska arbetarskyddsspecialister använde denna metod på en färgfabrik och fann att filtren i de flesta fall byttes för sent. Efter justering av filterbytesschemat visade denna metod att filtren alltid byttes i tid [35] .
Denna metod tillåter dig inte att bestämma tidpunkten för skyddsåtgärden före användning av RPE. I utvecklade länder, sedan 1970-talet, har vetenskapliga studier utförts för att avgöra om det är möjligt att beräkna livslängden för gasmaskfiltret i en respirator om villkoren för dess användning är kända. Detta gör att filtren kan bytas ut i tid utan användning av komplex och dyr utrustning, om luftföroreningar är kända.
Datorprogramvara för beräkning av filterlivslängd
I USA, sedan 1980-talet, har Jerry Wood , en specialist vid Los Alamos National Laboratory , varit engagerad i vetenskaplig forskning inom området matematisk modellering av livslängden för gasmaskfilter [36] [37] [38] [ 39] [40] [41] [42] ; och andra forskare [43] . Med hjälp av Dubinin -Radushkevich- adsorptionsisotermen [44] utvecklade och förbättrade Wood under lång tid en matematisk modell och programvara, som nu gör det möjligt att beräkna inte bara livslängden för filter (med kända egenskaper hos sorbenten, dess kvantitet och geometriska form av filtret) när det utsätts för något ämne, men också när det utsätts för blandningar (när vissa gaser stör uppfångningen av andra) vid olika temperaturer, luftfuktighet och luftflöde. Nu har Occupational Safety and Health Administration (OSHA) översatt hans utveckling till Advisor Genius-programmet [45] . Programmet tar hänsyn till sorbentens egenskaper, filtrets geometri och villkoren för dess användning.
De publicerade verken av Jerry Wood blev basen, basen, för de allra flesta program som erbjuds konsumenter av RPE-tillverkare [46] .
År 2000 erbjöd världens ledande tillverkare konsumenterna ett antal program som gör att sådana beräkningar kan utföras för ett annat antal skadliga gaser:
Tabell 2. Datorprogram (2000) för bestämning av livslängden för gasfilter [47] , originalkälla [46] .
| Datorprogram (2000) för att bestämma livslängden för gasfilter | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| PPE-tillverkare - programnamn | Antal gaser (2000) | Typer av gaser | Temperaturområde °С | Relativ luftfuktighet % | Luftflöde l/min |
| AO Safety - Merlin [48] | 227 | organisk och oorganisk | 0-50 | <50, 50-65, 65-80, 80-90 | lätt, medium och hårt arbete |
| 3M - 3M livslängd [49] | 405 (år 2013 - fler än 900) | organisk och oorganisk | 0, 10, 20, 30, 40, 50 | <65, >65 | 20, 40, 60 |
| MSA - Cartridge Life Calculator [50] | 169 | organisk och oorganisk | fritt valt | 0 - 100 | 30, 60, 85 |
| North ezGuidev. 1,0 [51] | 176 | organisk och oorganisk | fritt valt | <65, 66-80, >80 | 30, 50, 70 |
| Survivair Cart Life [52] | 189 | organisk och oorganisk | -7 till +70 | <65, 66-80, >80 | 30, 50, 70 |
Redan 2013 gjorde 3M-programmet [49] det möjligt att beräkna filterlivslängden för mer än 900 skadliga gaser och deras kombinationer, hundratals gaser och deras kombinationer kunde beaktas av MSA-programmet [50] . Båda programmen tar hänsyn till koncentrationen av skadliga gaser och luftförbrukning (allvarligheten av det utförda arbetet: lätt, medel eller tung), såväl som andra parametrar. Drager har utvecklat en stor databas med farliga kemikalier som kallas VOICE (registrering krävs). Denna databas (amerikansk version) innehåller programmet End-of-ServiceLife Calculator-filterlivslängdsberäkning , som tar hänsyn till koncentrationen av förorenad luft och det önskade genombrottet (i renad luft); temperatur, tryck och fuktighet; låter dig välja intensiteten på arbetet från 7 möjliga, och rekommenderar användning av helmasker vid höga luftföroreningar [53] .
Programmet för RPE med forcerad lufttillförsel till den främre delen utvecklades av Bullard [54] .
Effekter på filtrets livslängd av temperatur, luftfuktighet, luftflöde och gaskoncentrationScott har utvecklat ett program [55] som arbetar vid temperaturer från −10 till +40°C, relativ luftfuktighet på 3–95 %, luftflöde på 20–80 l/min, och som tar hänsyn till mer än 300 skadliga ämnen, som såväl som deras kombinationer. Nedan finns exempel på beräkning av effekten på livslängden för ett Scott-gasmaskfilter (742 OV - organiska föreningar) av temperatur och luftfuktighet (vänster), luftkoncentration och flödeshastighet (höger) vid exponering för olika ämnen och ett tryck på 1 atm.
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Det kan ses att en ökning av luftfuktighet och/eller temperatur, samt en ökning av luftkoncentration och/eller flöde, kommer att minska filtrets livslängd. Vid filtrering av vattenlösliga gaser är livslängden något beroende av luftens relativa fuktighet.
Fördelen med denna metod för att ersätta filter är att den tillåter användningen av konventionella filter, och i närvaro av exakta initiala data (applikationsförhållanden, sorbentegenskaper, filtergeometri) kan de bytas ut i tid. Men luftföroreningarna är ofta varierande och det utförda arbetets art är inte alltid stabil (d.v.s. luftflödet ändras), därför rekommenderas, för att på ett tillförlitligt sätt skydda arbetare, att ta värden nära det sämsta möjliga i beräkningar. Samtidigt kommer filter som fungerat under bästa förhållanden att bytas ut i förtid. Detta är en betydande nackdel med denna teknik.
Inverkan av luftföroreningars kemiska sammansättning på filters livslängdBaserat på testresultaten av påverkan av olika ämnen i olika koncentrationer på filtret, sammanställs tabeller över filtrets livslängd under sådana förhållanden [56] .
I Sovjetunionen publicerades 1974 en katalog [57] (och återpublicerades 1982 [12] ), som gav information om livslängden för sovjetiska standardfilter när de exponerades för 63 skadliga gaser i koncentrationer av 5, 15, 100 och till och med 1000 MPC. Nedan finns en del av data från denna katalog för gaslådan "A" med antiaerosolfilter. Information om luftflöde, temperatur och luftfuktighet är inte tillgänglig. Livslängden för ett gasmaskfilter är starkt beroende av den skadliga gasen.
| Ämne | Koncentration | ||
|---|---|---|---|
| 5 MPC | 15 MPC | 100 MPC | |
| Anilin | 90 timmar | 40 timmar | 10 timmar |
| Aceton | 20 timmar | 6 timmar | 1 timme |
| Xylidin | 40 timmar | 20 timmar | klockan 5 |
| xylen | 50 timmar | 20 timmar | 4 timmar |
| koldisulfid | 40 timmar | 20 timmar | klockan 5 |
| Pentaklorfenol | 75 timmar | 25 timmar | 3 timmar |
| Furfural | 180 timmar | 90 timmar | 18 timmar |
| Kloretan | 30 timmar | klockan 8 | 1,5 timme |
Det finns inga uppgifter om fortsatt arbete i denna riktning efter 1982. Data från dessa kataloger inkluderades senare i handboken för personlig skyddsutrustning [58] .
Noggrannheten för att beräkna tiden för skyddsverkan av gasmaskfilter med hjälp av program och deras tillämpningOSHA -webbplatsen tillhandahåller tabeller över standardvärden för filterlivslängd (det vill säga ett filter som uppfyller minimikraven för certifiering) för exponering för flera dussin olika skadliga ämnen i olika koncentrationer - vilket gör att du grovt kan bestämma livslängden. Den ger också information om att noggrannheten för dessa värden (beräknat med Jerry Woods program) stämmer väl överens med resultaten av mätningar (experimentella) för olika skadliga ämnen och olika användningsförhållanden. Jämförelsen gjordes dock för fallet med måttlig luftfuktighet.
Enligt data från 2004 [59] kan inträngande av fukt på ytan av aktivt kol, och fyllning av sorbentens porer med vatten, avsevärt minska filtrets livslängd, beroende på vilket skadligt ämne det fångar upp. Dessutom var beräkningen av detta inflytande (vid tidpunkten för utarbetandet av dokumentet) omöjligt. Jerry Wood tog hänsyn till detta [39] [41] genom att förbättra sitt program. Kanske ingick hans förbättringar i 3M-programmet. I alla fall jämförde artikeln [60] den beräknade och uppmätta tiden för skyddsverkan för fall då filtret exponerades för 6 organiska ämnen av olika klasser: heptan (alkaner), metylisobutylketon (ketoner), toluen (aromatiska föreningar). tetrakloretylen (halogenerad alkan), n-butylacetat (ester) och sek-butanol (alkoholer). Vid en relativ luftfuktighet på 50 % översteg skillnaden aldrig 30 %, och för vissa ämnen var den försumbar. Men med en ökning av luftfuktigheten (vi kontrollerade heptan, toluen och metylisobutylketon) upp till 70 % för heptan och toluen, minskade den beräknade livslängden (programmet tog hänsyn till ökningen av luftfuktigheten), och visade sig vara hälften av den riktiga. Och för metylisobutylketon, med en ökning av luftfuktigheten till 85%, minskades den beräknade livslängden med 11 gånger, och samtidigt blev den 3 gånger mindre än den verkliga. Hänsynen till alla faktorer som påverkar livslängden har alltså ännu inte uppnåtts i 3M-programmet.
I ett försök att förbättra skyddet för arbetare från giftiga gaser har japanska experter genomfört ett antal studier, inklusive modellering av den skyddande effekten av gasmaskfilter. I [61] testades noggrannheten för att beräkna livslängden när filtret exponerades för 10 ämnen (aceton, bensen, toluen, koltetraklorid, cyklohexan, n-hexan, n-heptan, metylacetat, metanol, 2-propanol ). Jerry Woods program visade utmärkta resultat för alla ämnen vid en relativ luftfuktighet på 50 % eller mindre. Med ökande luftfuktighet minskade noggrannheten. Författarna drog slutsatsen: om det skadliga ämnet löser sig väl i vatten, är noggrannheten i beräkningarna god (och i vissa fall ökar livslängden till och med - det skadliga ämnet kan lösas upp i vatten som har fyllt kapillärerna helt och fångas inte av aktivt kol, men med vatten; metanol har en livslängd som ökar med ökande luftfuktighet). Att fylla porerna på aktivt kol med vatten förhindrar samtidigt att ämnen som är svårlösliga i vatten fastnar. Till exempel, med en ökning av luftfuktigheten från 50 till 65% för cyklohexan, reducerades den beräknade livslängden från 175 till 143 minuter (programmet tog hänsyn till luftfuktigheten); men den uppmätta reducerades från 169 till 12 minuter. Nackdelen med studien är att för bekvämlighets skull arbetade författarna i en rad koncentrationer (för 10 skadliga ämnen), som kanske inte motsvarar dessa ämnens MPC.
Således, vid måttlig luftfuktighet, tillåter Jerry Woods MultiVapor™-programvara version 2.2.3 en exakt beräkning av HRV. Förmodligen kan andra program göra det också. Men med luftfuktighet på 60-65% och högre, och med skydd mot ämnen som är dåligt lösliga i vatten, uppstår sådana effekter som programmet ännu inte tar hänsyn till; och den beräknade tiden för skyddsåtgärden kan vara märkbart lägre ( eller högre ) än den verkliga. I sådana fall rekommenderas det i [59] att använda resultaten av experimentell mätning av livslängd (vilket vissa organisationer har gjort mot en avgift). Du kan också använda isolerande RPE.
Iranska experter har kontrollerat hur lägliga filter byts ut vid färgtillverkningsanläggningen. Det visade sig att hälften av dem vid tidpunkten för utbyte mot nya inte längre skyddar arbetarna. Efter att ha bestämt filtrets parametrar och erhållit parametrarna för sorbenten från tillverkaren, lade författarna till [62] in denna information (tillsammans med data om den värsta förväntade luftföroreningen) i D. Woods MultiVapor-program. Baserat på beräkningar ändrades filterbytesschemat - de började bytas var 4:e timme och inte var 2-3 dag. Testet visade att efter ändring av schemat rengjorde alla filter luften väl (direkt innan de byttes ut mot nya).
Ett liknande resultat erhölls vid en bilfabrik [28] : när filter ersattes "genom uppkomsten av en lukt under masken", byttes de en gång i 2-3 skift, efter 16-24 timmar (total användningstid). Kontrollen visade att av 10 filter (direkt efter utbyte mot nya) har 7 redan slutat skydda målare. Att testa filter och beräkna deras livslängd gjorde det möjligt att upprätta ett nytt schema - byte var 4:e timme. Ett test av 10 filter visade att alla skyddar arbetaren under hela användningstiden.
För att i rätt tid byta ut gasfilter som används under förhållanden med instabil luftförorening kan du använda enheter som varnar arbetaren om närmar sig slutet av filtrets livslängd - End of Service Life Indicators (ESLI ). Sådana indikatorer är aktiva och passiva. Passiva indikatorer använder ofta ett färgskiftande avkänningselement, som är installerat i filtret på ett visst avstånd från det rena luftutloppet (så att färgförändringen sker innan skadliga gaser börjar passera genom filtret). Och i aktiva indikatorer används sensorsignalen för att ge en ljus- eller ljudsignal till arbetaren - så att han lämnar den förorenade atmosfären och byter filter.
Specialister från National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) har tagit fram krav [8] [63] för sådana indikatorer. Framför allt måste de fungera innan 90 % av livslängden är förbrukad - så att arbetaren hinner lämna den förorenade atmosfären, och för passiva indikatorer måste det känsliga elementet placeras så att arbetaren kan se det när han bär en respirator. Kraven är inskrivna i 42 CFR 84 andningsskyddscertifieringsstandarden, till exempel i avsnitt 84.255 [64] .
Indikatorer för passivt filters slutdatumEnligt [7] utvecklades den första passiva indikatorn 1925 [65] . Den använde indikatorpapper placerat längs ett genomskinligt fönster som sträckte sig i riktningen från filterinloppet till utloppet. När längden på det färgade området ändrades var det möjligt att bestämma vilken del av sorbenten som inte förbrukades.
1957 patenterades en indikator i Tyskland, som var i synfältet för arbetaren i utrymmet under masken [66] . Nackdelen med indikatorn var att den fungerade i en tillräckligt hög koncentration - under masken.
1976 patenterades ett filter som använde indikatorpapper som reagerade med vinylklorid för att upptäcka behovet av utbyte [67] .
Dragerwerk patenterade 1987 en indikator som ändrade färg och var placerad i ett hålrum inuti sorbenten [68] .Filter utvecklades där en del av sorbenten var mättad med en luktande substans (till exempel isoamylacetat). När en giftig gas träffade denna sorbent, fördrev den det luktande ämnet, och arbetaren kände att filtret behövde bytas ut [69] [70] .
1979 mottog American Optical Corporation flera patent för respiratorfilters slutresultatindikatorer avsedda för användning i filter som fångar in vattenlösliga och vattenolösliga organiska föreningar [71] . Tyvärr var huvudproblemet vid användning av denna indikator att dess hållbarhet (före användning) var betydligt kortare än hållbarheten för själva filtret och sorbenten - enligt [72] , efter 2 år efter tillverkning, indikatorerna för oanvända filter ändrat färg, och därför är sådana filter inte certifierade i Japan.
I februari 2002 togs många filter med passiva indikatorer tillbaka från försäljning eftersom när de installerades på helmasker, var indikatorn inte synlig under användning av respiratorn [73] .
North Safety Products tillverkar flera typer av filter med passiva indikatorer - för skydd mot sura gaser (väteklorid, vätefluorid, svaveldioxid, vätesulfid), från ångor av organiska föreningar; från ammoniak; och från kvicksilver och klor. Nackdelen med dessa indikatorer är att de bara kan varna arbetaren för vissa gaser och inte tillräckligt varna när de används i en atmosfär som är förorenad med olika gaser.
3M tillverkar och säljer passiva indikatorgasfilter utformade för att skydda mot kvicksilver och klor [74] .
| Skadlig gas | Indikator | Färgförändring |
|---|---|---|
| Akrylnitril | Kaliumpermanganat | Lila på brunt |
| Ammoniak | Röd lackmus | Rött på blått |
| Bensen | Na2Cr2O7 _ _ _ _ _ | Orange till mörkgrönt |
| Vinylklorid | Kaliumpermanganat | Lila på brunt |
| Svaveldioxid SO2 | indofenol | Mörkblått på vitt |
| Kolmonoxid CO | Palladiumklorid | Brunröd på svart |
| vätesulfid | Kongo röd | Rött på blått |
| Saltsyra | Kongo röd | Rött på blått |
| 1,1,1-trikloretan | Na2Cr2O7 _ _ _ _ _ | Orange till mörkgrönt |
| Klor | indofenol | Mörkblått på vitt |
Fördelen med passiva indikatorer är deras låga kostnad, och nackdelen är att för att upptäcka deras funktion måste arbetaren övervaka indikatorn, och arten av det utförda arbetet tillåter inte alltid detta. För att upptäcka färgförändringar i tid krävs dessutom bra belysning. Arbetare som är färgblinda kan inte använda dessa filter.
I Sovjetunionen, 1960, utvecklades en respirator för att skydda mot svavelväte [75] . En standard gasmaskbox användes, som modifierades genom att sätta in en indikator som ändrade färg när svavelväte närmade sig öppningen för utloppet av renad luft.
På senare tid har genomskinliga plastgasmasklådor utvecklats som använder en jonbytarhartsfångare för att fånga upp ammoniak och ändrar färg när den blir mättad [76] . Det finns inga publikationer om den praktiska tillämpningen av sådana filter tillverkade av CJSC Insorb, men det rapporterades att deras användning också gjorde det möjligt att undvika för tidig utbyte av filter [77] .
Liknande filter (med en helt transparent kropp och en färgskiftande sorbent) beskrivs i [78] . I filtret för skydd mot vätesulfid och andra sura gaser används en sorbent - makroporös sulfokationat KU-23 i form av övergångsmetaller (koppar, kobolt, nickel); och för absorption av ammoniak KU-23-15/100 modifierad med kopparjoner. När gas absorberas ändras färgen på granulerna från ungefär ljusblått till svart. Livslängden för filter är cirka 1,7-2 gånger längre än för liknande filter med Cupramit-sorbent.
NIOSH- specialister har utvecklat optiska indikatorer som kan varna för mättnad av sorbenten med vätecyanid [79] och vätesulfid [80] . Indikatorerna använde kobinamid.
Passiva 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 aktiva indikatorer används ett ljus- eller ljudlarm för att varna arbetaren, vilket utlöses av en sensorsignal, vanligtvis installerad i ett gasmaskfilter. Sådana indikatorer låter dig byta filter i tid vid vilken belysning som helst och kräver inte att arbetaren uppmärksammar färgen på indikatorn. De kan också användas av arbetare som har svårt att urskilja olika färger.
Enligt [7] var en av de första aktiva indikatorerna ett filter utvecklat 1965, i vilket två ledningar kopplades ihop med vax [82] . När vaxet mjukats upp med ångor av organiska föreningar vidrörde trådarna varandra och en varningslampa tändes. Nackdelarna med enheten var dess komplexitet och driftens beroende av temperatur.
Wallace patenterade ett varningssystem för andningsskydd som upptäckte giftiga gaser. I denna design placerades två elektroder (av vilka åtminstone en var belagd med en isolator med låg smältpunkt, såsom vax) djupt i filtret. Författaren konstaterade att i närvaro av giftiga gaser kommer kolet att börja värmas upp, detta kommer att smälta vaxet och stänga den elektriska kretsen mellan elektroderna i det aktiva kolet, vilket kommer att utlösa ett larm [81] .
American Optical patenterade en sensor som satt i filterfästet eller under masken. Det reagerade på värmen som frigjordes under adsorptionen av gaser på ytan av aktivt kol. Sensorn övervakade temperaturen, som ökade när gasen adsorberades av kol. [83]
Därefter började kemiska motstånd och halvledarsensorer användas i stor utsträckning.
1989 patenterades en anordning som varnade för uppkomsten av skadliga gaser. Den upptäckte dem med hjälp av en elektrokemisk sensor. Anordningen skulle installeras mellan masken och filtret [84] .
1991, Transducer Research, Inc. rapporterade ett framgångsrikt test av ett aktivt spårämne där sensorn reagerade på cyklohexanångor. Ett kemiskt motstånd användes som sensor; när cyklohexan detekterades aktiverades LED-indikeringen [85] .
2002 utvecklades ett andningsskydd med en sensor placerad efter filtret i Japan [86] .
2003 utvecklades en respirator med en halvledarsensor placerad mellan filtret och masken [87] . Nackdelen med enheten var den höga energiförbrukningen - batterierna behövde bytas ut varje skift.
2002 erhölls patent på en billig fiberoptisk sensor installerad i ett filter [88] . Enheten kännetecknades av låg kostnad, enkelhet och förmågan att reagera på olika föroreningar.
2002 utvecklade Cyrano Sciences en "elektronisk näsa" bestående av 32 olika sensorer. Bearbetningen av deras signaler av en mikrodator gjorde det möjligt att fastställa förekomsten av olika skadliga ämnen [89] .
Olika organisationer utvecklar aktivt bättre indikatorer för uttjänta livslängden [7] .
Trots lösningen av tekniska problem och förekomsten av etablerade krav på aktiva indikatorer för uttjänt livslängd, från perioden 1984 (den första standarden för certifiering med krav på indikatorer) fram till 2013, certifierades inte ett enda filter med en aktiv indikator i USA. Det visade sig att kraven på filter inte är helt korrekta, kraven på arbetsgivare tvingar dem inte att använda sådana indikatorer helt specifikt, och därför fruktar RPE-tillverkare kommersiella misslyckanden när de säljer nya ovanliga produkter - även om de fortsätter att bedriva forsknings- och utvecklingsarbete . Därför, baserat på en studie av respiratorapplicering (som visade att mer än 200 000 människor i USA kan utsättas för skadliga gaser på grund av att filter bytas ut i tid), har Personal Protective Equipment Laboratory (NPPTL) vid Institute for Occupational Safety and Health. ( NIOSH ) började utveckla en aktiv indikator. Efter avslutat arbete, enligt dess resultat, kommer kraven i lagstiftningen, kraven på arbetsgivaren att förtydligas och de resulterande teknologierna kommer att överföras till industrin för användning i nya RPE [90] .
Det finns inga publikationer om utvecklingen av aktiva indikatorer i Sovjetunionen och Ryska federationen;
[91] nämner placeringen av en "gasanalysator i en genomskinlig ventillåda av en kommersiellt tillgänglig främre del (SHMP)" för att kontrollera tidpunkten för utarbetning av FPC-absorbatorn (set "Indikator").
Aktiva 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]
Vid användning av antigasfilter med stor mängd sorbent vid låg koncentration av föroreningar, eller vid kort användning, blir mycket oanvänd sorbent kvar i filtret efter användning. Under den efterföljande lagringen av filtret kan några av molekylerna i de fångade gaserna desorberas, och på grund av skillnaden i koncentrationer (vid inloppet är koncentrationen högre, vid utloppet för utloppet av den renade luften - mindre), de migrerar till utloppet. 1975 [94] visade en studie av filter exponerade för metylbromid att på grund av sådan migration, när filtret återanvänds, kan koncentrationen av ett skadligt ämne i renad luft överstiga MPC (även om ren luft blåses genom filtret ):
Begränsningen av den nedre temperaturgränsen för användningen av filtrerande gasmasker ... med en kokpunkt på 10 ° C beror på det faktum att lågrökande organiska ämnen absorberas något av aktivt kol i tunna lager ... Dessutom , som ett resultat av den snabba omfördelningen av sorberade ångor med t bp = 10 ° C över laddningen av filterlådan, är det möjligt att blåsa ut dem, vilket kan leda till förgiftning av en person som arbetar i en gasmask.
— (s. 172 [78] )För att skydda arbetstagarnas hälsa tillåter inte amerikansk lag återanvändning av gasmaskfilter för att skydda mot migrerande "flyktiga" skadliga ämnen – även om sorbenten var delvis mättad när filtret användes första gången. Enligt standarderna anses ämnen med en kokpunkt under 65 °C vara "flyktiga". Men studier har visat att även vid koktemperaturer över 65 ° C är det inte säkert att återanvända filtret. Därför måste tillverkaren förse köparen med all information som behövs för att organisera en säker användning av gasmaskfilter. Det vill säga, i de fall programberäkningarna (se ovan) visar att den kontinuerliga filterlivslängden är mer än 8 timmar (tabell 2 och 3), begränsar lagstiftningen tillämpningen till ett skift.
I Sovjetunionen och i Ryska federationen har gasmasklådor av stora dimensioner, som innehåller mycket sorbent, använts i stor utsträckning och används. Den stora sorptionskapaciteten hos sådana filter mildrar till viss del konsekvenserna av migration av skadliga gaser under lagring av det tidigare använda filtret. Som ett resultat, på grund av den sällsynta manifestationen av detta fenomen, och på grund av det faktum att tillverkare av RPE i Ryska federationen inte är ansvariga för konsekvenserna av deras användning (och arbetsgivaren är sällan ansvarig för skador på arbetstagarnas hälsa) , olika författare rekommenderar otvetydigt och systematiskt användningen av gasmaskfilter inte bara upprepade gånger, utan upprepade gånger. [95] rekommenderade till exempel användning av gasfilter (i vissa fall) under flera månader. Sådana allmänna rekommendationer låter dig inte bestämma när det är säkert att göra detta (och hur många gånger) och när det inte är det.
Artikeln [42] tillhandahåller ett förfarande för att beräkna koncentrationen av skadliga ämnen vid tidpunkten för start av filteråteranvändning (som gör att du kan avgöra exakt när det är möjligt att återanvända dem på ett säkert sätt), men dessa vetenskapliga resultat har ännu inte återspeglas i antingen standarder eller riktlinjer för användning av andningsskydd, sammanställda av tillverkare (där återanvändning också ofta är förbjuden). Artikelförfattaren, som arbetar i USA, försökte inte ens överväga att använda ett gasmaskfilter en tredje gång.
På webbplatsen för utvecklaren av programvara för att beräkna livslängden för gasfilter kan du ladda ner ett program som låter dig beräkna koncentrationen av skadliga ämnen omedelbart efter starten av filteråteranvändning (vilket låter dig avgöra om detta är acceptabelt) [ 96] .
Redan på 1970-talet utvecklades fibrösa filtermaterial som kunde fånga upp inte bara aerosoler, utan även gasformiga ämnen. För detta användes antingen små sorbentpartiklar mellan fibrerna eller specialfibrer med förmåga att absorbera gaser [97] [98] . Den lilla diametern hos de absorberande partiklarna eller fibrerna ökar den gasabsorberande ytan avsevärt, vilket förbättrar gasinfångningen.
Massan av den filtrerande halvmasken i sig är dock liten (~8-20 gram), och massan av sorbenten i den är mycket mindre än i ett konventionellt utbytbart gasmaskfilter av en elastomer halvmask (massan av filtret är begränsat till 300 gram [99] [100] och den typiska massan av sorbenten är cirka 60 gram). Därför, med kontinuerlig rörelse av luft från utsidan till insidan, kommer livslängden för ett sådant filter att vara betydligt kortare. Forskning [101] visade att det kan vara till exempel en eller två timmar. I kombination med den höga kostnaden för sådana filtrerande halvmasker gör detta det svårt att använda dem för skydd mot skadliga gaser vid koncentrationer som överstiger 1 MPC. Men även om det finns en utandningsventil, rör sig luften i den filtrerande halvmasken genom filtret inte bara från utsidan till insidan, utan även från insidan till utsidan (vid utandning). Denna utandningsluft fuktas och dess kontakt med filtret fuktar sorbenten. Vid infångning av till exempel lösningsmedelsångor kan detta avsevärt minska livslängden och gör användningen av antigasfiltrerande halvmasker när gaskoncentrationen överstiger 1 MPC ännu mer problematisk.
I Ryssland är lufttemperaturen ofta under 0°C. Studien [102] visade att vid en temperatur på -5 ÷ -15°C redan efter 15-30 minuter i många filtrerande halvmasker (använda i ren luft) börjar andningsmotståndet överstiga det tillåtna. Detta beror på ackumulering och frysning av fukt i filtermaterialets miljö, vilket gör det svårt för luft att passera genom det. Sådan ansamling av fukt och isbildning på ytan av de absorberande partiklarna och/eller getterfibrerna i filtermaterialet kan hindra dem från att överhuvudtaget fånga upp skadliga gasformiga ämnen.
Vissa PPE-leverantörer [103] och specialister [104] i Ryska federationen föreslår dock att konsumenter använder filtrerande halvmasker när koncentrationen av gasformiga luftföroreningar är betydligt högre än 1 MPC (till exempel upp till 20-40 gånger) . Detta har inga motsvarigheter i industriländer, föreskrivs inte av lagstiftningen som styr valet och organisationen av användningen av RPE i USA [105] , Storbritannien [106] och Tyskland [107] och är inte underbyggt på något sätt . Dessutom tillåter deras användning för detta ändamål inte att bestämma livslängden med den tillgängliga programvaran som nämns ovan (eftersom en sådan applikation inte är möjlig i utvecklingsländerna och därför inte tillhandahålls - alls).
Filtrerande gasmasker kan användas för att skydda mot gasformiga skadliga ämnen när deras koncentration inte överstiger 1 MPC - det vill säga när de inte är så farliga för hälsan, utan bara irriterar arbetaren (lukt etc.) [108] . Filtrerande halvmasker som erbjuds av leverantörer är inte certifierade som personlig skyddsutrustning, utan endast som antiaerosol [109] .
Eftersom användningen av doft under en mask inte alltid tillåter ett snabbt utbyte av gasfilter, och eftersom förmågan att särskilja lukter varierar från person till person och beror på olika omständigheter, har Occupational Safety and Health Administration vid US Department of Labor (OSHA) ) har förbjudit användningen av denna metod för att bestämma slutet av livslängden. Lagstiftning (se Lagstiftning om val och organisation av användningen av andningsskydd ) i USA [6] ålägger arbetsgivaren att använda endast två sätt att byta filter - enligt schemat och enligt indikationerna på slutet av tjänsten livsindikator - eftersom endast dessa metoder säkerställer ett tillförlitligt bevarande av arbetstagarnas hälsa (och instruktioner till inspektörer Arbetarskyddsförvaltningen vid Arbetarskyddsförvaltningen ger specifik vägledning om hur man verifierar efterlevnaden av sådana krav [110] ). Å andra sidan ålägger statliga myndigheter tillverkarna att förse konsumenten med all nödvändig information för att möjliggöra schemaläggning av filterbyte.
Det finns liknande krav i arbetarskyddsstandarden som reglerar valet och organisationen av användningen av RPE i EU-länderna [111] . I England rekommenderar en manual om val och användning av andningsskydd att när man använder RPE för skydd mot skadliga gaser för att byta filter, skaffa information från tillverkaren, byta filter enligt ett schema, använda indikatorer för uttjänt livslängd och inte heller rekommenderar att du använder en gasmask mer än en timme om dagen (medan det rekommenderas att byta filter av klass 1 efter en engångsanvändning, klass 2 - minst en gång i veckan, klass 3 - enligt tillverkarens instruktioner, och förbjuder återanvändning när skyddad från flyktiga ämnen som kan migrera). [112]
I Japan måste filterbyte utföras av arbetsgivaren i enlighet med tillverkarens instruktioner (för specifika tillämpningar, det vill säga enligt ett schema - som i USA); den subjektiva reaktionen av arbetarens sinnen på inträngning av förorenad luft i masken är inte en metod för att ersätta filter - utan bara en anledning till att lämna arbetsplatsen (bland andra tecken på RPE-fel) [113] .
Ansvaret för val och användning av adekvat och lämplig RPE för specifika ändamål vilar på arbetsgivaren [115] [116]
— men inte tillverkaren [117] [118] (som inte förser köparen med nödvändig information), och inte staten (som har dragit sig ur sina lagstadgade skyldigheter).
Som nämnts ovan, när molekyler av skadliga gaser infångas med aktivt kol på grund av adsorption, är bindningen mellan molekylen och kolet inte särskilt stark, och separation och infångning av tidigare infångade molekyler från sorbenten är möjlig. Detta upptäcktes under första världskriget - använde gasmaskfilter, under efterföljande långtidsförvaring (i icke-hermetiska behållare), "förlorade" det tidigare infångade kloret (mycket långsamt, så det var inte farligt), och när det återanvänds under gasattacker kunde de skydda soldater. Naturligtvis förklarades sådan "naturlig regenerering" av ganska långa pauser mellan användningen av gasmasker för att skydda mot kemiska vapen - och inom industrin är situationen inte alls densamma. Dessutom bildar en del av de skadliga gaserna, när de fångas upp, starkare bindningar med sorbenten än klor och aktivt kol.
Därför har speciella tekniker utvecklats för att återställa använda gasmaskfilter. De använde skapandet av gynnsammare förhållanden för desorption av tidigare fångade skadliga ämnen. För att göra detta använde de på 1930-talet vattenånga eller uppvärmd luft [119] [120] , eller andra metoder [121] . Regenerering utfördes efter att ha lossat sorbenten från gasmasklådan, eller direkt i lådan utan att demontera den.
1967 gjordes ett försök att använda jonbytarhartser som absorbatorer. Författarna föreslog att man skulle regenerera sorbentgranuler genom att tvätta dem (efter avlastning från gasmasklådan) med en alkali- eller sodalösning [122] .
Studien [94] visade också att efter exponering för metylbromid är effektiv regenerering av använda gasmaskfilter möjlig när de blåses med uppvärmd luft (100–110°C, flödeshastighet 20 l/min, varaktighet ca 60 minuter).
I (s. 186 [78] ) nämns användningen av anjonbytare (AN-221, AN-511) som sorbent för skydd mot vätefluorid. För regenerering föreslås det att tvätta sorbenten med en 5% lösning av NaOH eller soda.
Inom industrin, vid rening av luft och gaser, sker användningen av sorbenter och deras regenerering i filter ständigt och systematiskt, eftersom detta sparar pengar på att ersätta sorbenten, och eftersom regenereringen av industrifilter kan utföras noggrant och på ett organiserat sätt. sätt. Men med den massiva användningen av gasmaskrespiratorer av olika människor i en mängd olika förhållanden är det omöjligt att kontrollera noggrannheten och korrektheten av regenereringen av gasmaskfilter av respiratorer, och (trots den tekniska genomförbarheten och lönsamheten) regenerering av gasmasken filter RPE utförs inte.
Vid användning av filtrerande RPE samlas hälso- (och miljöskadliga ämnen) i deras filter. Som regel anger tillverkare i pass och bruksanvisningar att filter efter avslutad användning måste kasseras på ett sådant sätt att det inte skadar miljön, och i enlighet med kraven i nationell lagstiftning. Men inga detaljer (hur man gör det) ges. Enligt [123] till exempel, i staden Sterlitamak , levereras cirka 6 000 använda filter årligen från industriföretag till en konventionell deponi.
Efter att ha bedömt mängden skadliga ämnen i filtren (baserat på kraven för deras testning under certifieringen, vilket kanske inte exakt motsvarar villkoren för verklig användning), drog författarna slutsatsen att de använda filtren tillhör faroklasserna 1-4; att deras bortförsel till deponier för hushållsavfall leder till sekundär förorening av marken, atmosfärisk luft och grundvatten; och att en centraliserad samling av använda filter bör organiseras för att förhindra detta.
Under förhållanden när det i Ryska federationen [124] inte finns någon lagstadgad reglering av organisationen av användningen av andningsskydd , när arbetarskyddsspecialister inte får lära sig hur man väljer och organiserar användningen av RPE (och det finns praktiskt taget inga lämpliga träningshjälpmedel) , när tillverkare inte ger konsumenterna den information som krävs för att bestämma livslängdsfiltren och bestämt inte vill vara intresserade av vad som händer efter försäljningen av produkten (andningsskydd), snabbt byte av andningsskyddsfilter och bestämma möjligheten att deras säkra återanvändning kan bli ett ganska allvarligt problem - speciellt när man skyddar mot skadliga gaser som inte har varningsegenskaper, eller med minskad individuell arbetarkänslighet.
Tidigare, före utvecklingen av end-of-life-indikatorer och programvara som kan beräkna livslängden under olika förhållanden (och på grund av ett annat olöst problem vid den tiden - läckage av ofiltrerad luft genom mellanrummen mellan masken och ansiktet), specialister i USA försökte helt förbjuda systematisk användning av andningsskydd, och endast tillåta användning av dem för reparationer, underhåll etc. [125] Lagstiftningen i utvecklade länder krävde att arbetsgivaren skulle använda exklusivt isolerande PPE för skydd mot skadliga gaser som inte hade varningsegenskaper. (s. 132, paragraf 11.2 (b) [26 ] ) (till exempel slangrespiratorer). I avsaknad av livslängdsindikatorer och förmågan att beräkna livslängden för filter kan denna metod hjälpa till att hålla arbetare friska i Ryska federationen.
Problem med att bestämma när andningsskyddsfilter ska bytas ut har lett till US [126] och EU [106] [107] standarder som tillåter endast andningsskydd att användas för omedelbar livshotande luftförorening.
På grund av läckage av ofiltrerad luft genom springorna mellan masken och ansiktet, kan effektiviteten hos en filtrerande andningsskydd vara betydligt lägre än graden av luftrening med gasmaskfilter. Se Respiratorfälttestning och respiratorförväntningar för detaljer .
