Când se lucrează într-o atmosferă poluată, pentru a preveni inhalarea în organism a substanțelor toxice în stare gazoasă, se folosesc adesea mijloace de filtrare ușoare, confortabile și ieftine de protecție respiratorie personală RPE ( aparate respiratorii , măști de gaze ). Acestea oferă lucrătorilor aer respirabil prin purificarea aerului din jur în filtre de mască de gaz. Durata de viață a unor astfel de filtre este limitată și depinde de condițiile de utilizare [1] : compoziția chimică și concentrația gazelor poluante din aer; temperatura și umiditatea [2] aerului; consumul de aer (severitatea muncii efectuate); și proprietățile filtrului și ale sorbantului. În practică, poate varia într-o gamă foarte largă - de la câteva minute la zeci și sute de ore. Pentru a menține sănătatea lucrătorilor, filtrele trebuie înlocuite în timp util. Există diferite moduri de a determina când să înlocuiți filtrele [3] .
Multă vreme, reacția organelor de simț ale lucrătorului a fost folosită pentru a înlocui filtrele: sub mască era un miros [4] , iritația mucoaselor organelor respiratorii, a ochilor - este timpul să schimbi filtrele (și nu existau alte căi [5] ). Dar această metodă a fost folosită cu limitări - nu toate gazele au un miros și alte proprietăți de „avertizare” la concentrații periculoase. Dezvoltarea ulterioară a științei a arătat că chiar și acele gaze care (așa cum se credea) au proprietăți bune de avertizare, aceasta este o metodă nesigură. S-a dovedit că într-un grup de oameni, datorită caracteristicilor individuale ale corpului, există lucrători cu sensibilitate redusă - și înlocuiesc filtrele cu întârziere. Astfel de lucrători, pentru unele gaze, pot constitui o proporție considerabilă din numărul lor total. Prin urmare, din 1998 în Statele Unite, înlocuirea filtrelor în funcție de reacția subiectivă a organelor de simț a fost cu totul interzisă [6] . Acum, din cauza numărului foarte mic de gaze pentru care există filtre cu indicatori care alertează muncitorul asupra sfârșitului duratei de viață , [7] [8] înlocuirea programată (pe baza duratei de viață măsurată sau calculată) a devenit principala metoda [9] [ 10] .
Mai târziu, aceeași abordare a început să fie utilizată în Australia, Uniunea Europeană și alte țări dezvoltate. În Federația Rusă, în timpul examinărilor medicale preliminare și periodice ale lucrătorilor care folosesc RPE cu măști integrale cu sticlă panoramică, capacitatea acestora de a detecta încetarea purificării aerului de către filtru nu este verificată; iar la utilizarea RPE cu semi-măști pentru protecție împotriva gazelor nu se efectuează examinări medicale [11] (spre deosebire de SUA).
Ca principală modalitate de a determina necesitatea înlocuirii filtrelor, catalogul sovietic [12] a recomandat utilizarea tabelelor cu valori de viață de serviciu pentru filtre de toate tipurile (pentru o varietate de concentrații de zeci de gaze nocive).
Unele gaze nocive pot fi absorbite de absorbanți , de obicei materiale solide cu o suprafață specifică mare (de exemplu, cărbune activ ) [13] . De obicei, astfel de adsorbanți sunt pregătiți sub formă de granule și umpluți cu o carcasă de filtru. Când aerul poluat trece prin filtru, sorbentul absoarbe selectiv substanțele nocive, păstrându-le pe suprafața sa. Pe măsură ce sorbentul devine saturat, își pierde capacitatea de a reține gazele, iar aerul poluat începe să treacă prin filtru. Odată cu funcționarea prelungită a filtrului, concentrația de substanțe nocive în aerul purificat crește și poate depăși MPC . Astfel, durata de viață a filtrelor de gaz adsorbant este limitată. Legarea gazelor pe suprafața sorbantului este un proces reversibil și, în anumite condiții, poate apărea desorbția - eliberarea gazelor legate în aerul curățat. Capacitatea unui sorbent de a lega diferite gaze depinde de proprietățile chimice ale gazelor, de temperatură și de alți factori. Pentru o mai bună absorbție a unor gaze nocive, la filtru se adaugă substanțe care formează legături mai puternice cu aceste gaze. Deci adăugarea de iod îmbunătățește absorbția mercurului , sărurilor metalice - amoniac , oxizi metalici - gaze acide [14] .
| substanță nocivă | Aditiv |
|---|---|
| Fosgen , clor , arsină | saruri de cupru / argint |
| Hidrogen sulfurat , mercaptani | oxid de fier |
| Aldehide | Oxid de mangan (IV). |
| Amoniac | Acid fosforic |
| Gaze acide, disulfură de carbon | Carbonat de potasiu |
| Hidrogen sulfurat , fosfină , mercur , arsenă , iodură de metil radioactivă | Iodură de potasiu |
| sulfat de hidrogen | Permanganat de potasiu |
| Arsină , fosfină | Argint |
| Mercur | Sulf |
| Amoniac , amine , mercur | Acid sulfuric |
| Iodură de metil radioactivă | Trietilendiamină (TEDA) |
| Acid cianhidric | oxid de zinc |
Unele substanțe nocive pot fi reținute datorită formării de legături chimice cu suprafața sorbantului. De exemplu, este descrisă capacitatea sărurilor de cupru de a forma compuși complecși cu amoniacul [13] . Legarea chimică a substanțelor nocive este mai puternică și, de regulă, ireversibilă. Acest lucru permite ca filtrul de gaz să fie utilizat în mod repetat atâta timp cât există suficient absorbant neutilizat în el. Durata de viață a unor astfel de filtre este limitată.
Unele substanțe toxice pot deveni inofensive prin transformare chimică. Pentru aceasta se folosesc diverși catalizatori, substanțe care nu se consumă în timpul unei reacții chimice. De exemplu, hopcalitul poate fi folosit pentru a oxida monoxidul de carbon toxic în dioxid de carbon inofensiv . Eficiența acestui catalizator este mult redusă la umiditate ridicată. Prin urmare, pentru ca filtrul să funcționeze corect, în fața catalizatorului este instalat un uscător suplimentar. Când uscătorul este saturat cu vapori de apă, eficiența catalizatorului scade semnificativ și filtrul începe să treacă monoxid de carbon . Durata de viață a unor astfel de filtre cu mască de gaz este limitată.
Descompunerea catalitică poate apărea și atunci când EIP filtrant este utilizat pentru a proteja împotriva nichelului sau a fierului carbonil. Opțiuni posibile pentru oxidarea cu oxigen atmosferic:
2 Ni(CO) 4 + O 2 → 2 NiO + 8 CO
Ni(CO) 4 + O 2 → NiO + 3 CO + CO 2
4 Fe(CO) 5 + 3 O 2 → 2 Fe 2 O 3 + 20 CO
Purificarea aerului cu filtre de absorbție datorită adsorbției este larg răspândită, dar în unele cazuri utilizarea unor astfel de filtre îngreunează desorbția. Dacă durata de viață a filtrului este lungă în timpul utilizării continue, aceasta nu înseamnă întotdeauna că poate fi utilizat o perioadă lungă de timp dacă se plănuiește să-l folosească intermitent. Când sunt utilizate pentru prima dată, straturile de absorbție situate la intrarea aerului poluat acumulează molecule de gaze toxice. În timpul depozitării (de exemplu, în zilele de sâmbătă și duminică), dacă moleculele sunt slab reținute de sorbant, ele se pot deplasa la ieșirea pentru aerul purificat. Apoi, la începutul aplicării pentru a doua oară, chiar și într-o atmosferă nepoluată, concentrația de gaze toxice în aerul „curățat” poate depăși MAC.
Dacă aerul este poluat cu două sau mai multe gaze, moleculele acestora se împiedică reciproc să ocupe locuri la suprafață și în porii cărbunelui activ. Moleculele mai sărace reținute sunt înlocuite de altele. Ca urmare, după ce sorbentul este saturat cu o substanță mai puțin reținută, acesta încetează să purifice aerul din acesta (de exemplu, cu captarea simultană, hidrogenul sulfurat este deplasat de sulfura de carbon [17] ). Dar în acest moment, moleculele deja capturate sunt deplasate din sorbent în aer de molecule de substanțe mai bine reținute. Ei intră în fluxul de aer, care a încetat deja să fie curățat de această substanță (prost reținută), iar concentrația unei astfel de substanțe în aerul care a trecut prin filtru poate depăși concentrația din aerul nepurificat. Figura arată cum deplasarea moleculelor de acetonă de către moleculele de stiren duce la faptul că (când se folosește filtrul pentru un timp suficient de lung) concentrația de acetonă în aerul purificat poate depăși de 3 ori concentrația în aerul nepurificat.
În unele cazuri, substanța care dislocă moleculele unei substanțe toxice în mască poate fi vaporii de apă, care sunt întotdeauna prezenți în aer [18] .
Filtrele de gaze care oferă protecție împotriva unei combinații de gaze diferite conțin absorbanții necesari pentru a capta aceste gaze și sunt supuse tuturor restricțiilor relevante.
În funcție de gazele nocive, de filtrele pentru mască de gaze utilizate și de organizarea utilizării aparatelor respiratorii, au fost și sunt folosite diferite metode pentru înlocuirea filtrelor.
Din punct de vedere istoric, RPE cu filtrare a gazelor a intrat în uz pe scară largă după introducerea armelor chimice . Absența completă a dispozitivelor pentru detectarea gazelor, utilizarea de noi agenți de război chimic și faptul că, dacă într-un grup de persoane cu sensibilități diferite ale organului olfactiv, este suficient ca gazul să fie detectat de o singură persoană - a dus la utilizarea reacției subiective a simțurilor pentru a determina durata de viață a filtrului. Dar chiar și în această situație au fost luate în considerare diferite sensibilități individuale. Deci, în armata franceză, soldații cu un bun simț al mirosului au fost selectați ca „observatori Z” (pentru a detecta începutul unui atac cu gaz) [19] . Această abordare a fost mai târziu utilizată pe scară largă în industrie pentru a înlocui filtrele [20] . Cu toate acestea, condițiile erau vizibil diferite de cele militare - sensibilitatea bună a organelor olfactive ale unui lucrător (folosind o mască de gaz) nu l-a putut ajuta pe altul, cu o sensibilitate mai proastă, să detecteze sfârșitul duratei de viață. Dar nivelul scăzut de dezvoltare a științei și tehnologiei a făcut dificilă dezvoltarea unor metode mai sigure pentru înlocuirea filtrelor.
Pe măsură ce absorbantul, absorbantul chimic (sau desicant - atunci când se utilizează catalizatori) este saturat, concentrația de gaze nocive în aerul purificat crește treptat. Dacă un lucrător simte un miros, un gust, o iritare caracteristică a sistemului respirator etc. (până la amețeli, dureri de cap și alte posibile deteriorari ale stării de bine, inclusiv pierderea conștienței), atunci astfel de semne (numite „proprietăți de avertizare” în SUA [21 ] ) indică necesitatea părăsirii zonei poluate și înlocuirea filtrului cu unul nou. În plus, aceste semne pot indica o potrivire slăbită a măștii pe față. Din punct de vedere istoric, această metodă de înlocuire este cea mai veche.
Dacă gazele dăunătoare la concentrații sub MPC au proprietăți de avertizare, atunci înlocuirea filtrelor, de regulă, se va face în timp util. Utilizarea acestei metode nu necesită utilizarea de filtre speciale (mai scumpe) și echipamente suplimentare; filtrele sunt înlocuite dacă este necesar, deoarece capacitatea de absorbție a filtrelor este consumată, fără calcule. Capacitatea de sorbție a filtrului este utilizată pe deplin până la momentul înlocuirii (ceea ce reduce costul protecției respiratorii).
Dezavantajul acestei metode este că multe gaze nocive nu au proprietăți de avertizare. De exemplu, Manualul 3M [22] enumeră peste 500 de gaze nocive, dintre care 62 nu au proprietăți de avertizare, iar alte 113 gaze nocive sunt etichetate ca substanțe pentru care nu se știe dacă au proprietăți de avertizare. Prin urmare, într-o serie de cazuri, înlocuirea filtrelor atunci când apare un miros sub mască va duce la otrăvirea lucrătorilor cu aer poluat peste CPM de substanțe nocive. Tabelul arată la ce concentrație (exprimată în MPC ) oamenii reacționează în medie la mirosul diferitelor gaze nocive:
Tabelul 1. Unele substanțe nocive cu proprietăți de avertizare slabe [22] :
| Titlu (CAS) | Deplasare medie MPC RH , ppm (mg/m³) | Concentrația la care 50% dintre oameni încep să miroasă, MPC |
|---|---|---|
| Oxid de etilenă (75-21-8) | 1 (1,8) | 851 |
| Arsin (7784-42-1) | 0,05 (0,2) | până la 200 |
| Pentaboran (19624-22-7) | 0,005 (0,013) | 194 |
| Dioxid de clor (10049-04-4) | 0,1 (0,3) | 92.4 |
| Izocianat de metilen bifenil (101-68-8) | 0,005 (0,051) | 77 |
| Diglicidil eter (2238-07-5) | 0,1 (0,53) | 46 |
| Clorura de viniliden (75-35-4) | 1 (4,33) | 35.5 |
| Toluen-2,6-diizocianat (91-08-7) | 0,005 (0,036) | 34 |
| Diboran (19287-45-7) | 0,1 (0,1) | 18-35 |
| Ditian (460-19-5) | 10 (21) | 23 |
| Oxid de propilenă (75-56-9) | 2 (4,75) | 16 |
| 2-cianoacrilat de metil (137-05-3) | 0,2 (1) | zece |
| Tetroxid de osmiu (20816-12-0) | 0,0002 (0,0016) | zece |
| Benzen (71-43-2) | 1 (3,5) | 8.5 |
| 1,2-epoxi-3-izo-propoxipropan (4016-14-2) | 50 (238) | 6 |
| Selenura de hidrogen (7783-07-5) | 0,05 (0,2) | 6 |
| Acid formic (64-18-6) | 5(9) | 5.6 |
| Fosgen (75-44-5) | 0,1 (0,4) | 5.5 |
| Metilciclohexanol (25639-42-3) | 50 (234) | 5 |
| 1-(1,1-dimetiletil)-4-metilbenzen (98-51-1) | 1 (6,1) | 5 |
| Fluorura de perclor (7616-94-6) | 3 (13) | 3.6 |
| Clorura de cianogen ( 506-77-4 ) | 0,3 (0,75) [23] | 3.2 |
| Anhidridă maleică (108-31-6) | 0,1 (0,4) | 3.18 |
| Hexaclorociclopentadienă (77-47-4) | 0,01 (0,11) | 3 |
| 1,1-dicloretan (75-34-3) | 100 (400) | 2.5 |
| Clorobrometan (74-97-5) | 200 (1050) | 2 |
| azotat de N-propil (627-13-4) | 25 (107) | 2 |
| Difluorura de oxigen (7783-41-7) | 0,05 (0,1) | 1.9 |
| Metilciclohexan (108-87-2) | 400 (1610) | 1.4 |
| Cloroform (67-66-3) | 10 (49) | 1.17 |
Lista [24] furnizează o listă neexhaustivă a gazelor nocive care nu au proprietăți de avertizare sau au slabe proprietăți de avertizare, în timp ce Lista [25] enumeră gazele pentru care nu a fost stabilit dacă au proprietăți de avertizare sau nu. Este evident că dacă pragul de percepție a mirosului de pentaboran este de 194 MPC, atunci cu o poluare a aerului de 10 MPC, înlocuirea filtrelor atunci când apare un miros sub mască este imposibilă în principiu.
Practica arată că, chiar și în cazurile în care gazele au proprietăți de avertizare, înlocuirea la timp a filtrelor nu are loc întotdeauna, deoarece pragul de sensibilitate la diferite mirosuri variază de la persoană la persoană. Un manual despre protecția respiratorie în industrie [26] menționează un studiu [27] , care arată că, în medie, 95% dintr-un grup de oameni poate avea un prag individual al sensibilității olfactive în intervalul de la 1/16 la 16 din valoarea medie. Aceasta înseamnă că 2,5% dintre oameni nu vor putea mirosi la o concentrație de 16 ori mai mare decât pragul mediu de percepție a mirosului. La diferite persoane, valoarea pragului de sensibilitate poate varia cu două ordine de mărime. Adică, jumătate dintre oameni nu vor mirosi la o concentrație egală cu pragul mediu de sensibilitate, iar 15% dintre oameni nu vor mirosi la o concentrație de 4 ori mai mare decât pragul de sensibilitate . Capacitatea oamenilor de a mirosi depinde foarte mult de cât de multă atenție îi acordă. Sensibilitatea la mirosuri poate scădea, de exemplu, cu răceli și alte boli. Capacitatea oamenilor de a detecta mirosul depinde și de munca pe care o desfășoară: dacă necesită concentrare, oamenii nu reacționează la miros. Odată cu expunerea prelungită la gaze nocive de concentrație scăzută, poate apărea „dependența”, reducând sensibilitatea. În toate aceste cazuri, inhalarea de aer care depășește MPC al substanțelor nocive poate trece neobservată.
Prin urmare, în conformitate cu cerințele noului standard de siguranță în muncă din 1997 de către OSHA Occupational Safety and Health Administration , utilizarea acestei metode de înlocuire a filtrelor măștii de gaz a fost complet interzisă în SUA [21] .
La verificarea filtrelor de gaz care au fost înlocuite „la aspectul mirosului” (în Iran), s-a dovedit că 7 din 10 au încetat să protejeze muncitorii [28] .
Filtrele catalizate cu hopcalit sunt adesea folosite pentru protecția împotriva monoxidului de carbon . Când este utilizat, catalizatorul nu este consumat, dar proprietățile sale protectoare sunt foarte slăbite odată cu creșterea umidității aerului. Pentru a evita acest lucru, în astfel de filtre este instalat un dezumidificator. Când uscătorul este saturat, greutatea filtrului crește semnificativ. Această caracteristică a fost utilizată pentru a determina reutilizarea filtrului măștii de gaz. De exemplu, în albumul „Individual Respiratory Protective Equipment” [29] , sunt descrise filtre cu mască de gaz marca „CO”, care ar fi trebuit înlocuite cu o creștere a greutății (în raport cu cea inițială) cu 50 de grame.
Albumul menționat mai sus [29] și catalogul „Măști de gaz și aparate respiratorii industriale” [12] descriu cutii de măști de gaz sovietice de marca „G”, concepute pentru a proteja împotriva mercurului. Durata de viață a acestora a fost limitată la 100 de ore de utilizare (cutie fără filtru de particule) sau 60 de ore de utilizare (cutie cu filtru de particule), după care filtrul a trebuit să fie înlocuit cu unul nou.
În ediția în limba engleză a Respiratory Protection. Principii și aplicații” [30] și articolul „A Non-distructive Test of Vapor Filters” [31] descriu o metodă pentru determinarea nedistructivă a duratei de viață rămase a filtrelor de gaz noi și uzate. Pentru a face acest lucru, aerul poluat este trecut prin filtru și se măsoară concentrația de poluanți în aerul purificat. Măsurarea precisă a concentrației de poluanți în aerul purificat vă permite să estimați cantitatea de sorbent neutilizat. Pentru a reduce efectul testării asupra duratei de viață, se utilizează o sursă de aer poluat pe termen scurt. Scăderea capacității de sorbție ca urmare a testelor este de aproximativ 0,5% din capacitatea de sorbție a unui filtru nou. Metoda a fost folosită și pentru controlul calității 100% al filtrelor fabricate de compania engleză Martindale Protection Co (10 microlitri de 1-bromobutan au fost injectați în fluxul de aer) și pentru testarea filtrelor eliberate lucrătorilor de la Waring Ltd și Rentokil Ltd. Metoda a fost folosită de Chemical Defence Establishment la începutul anilor 1970. A fost eliberat un brevet pentru această metodă de verificare [32] .
Catalogul „Echipament de protecție individuală pentru lucrătorii din transportul feroviar” [33] descrie pe scurt două metode de evaluare obiectivă a gradului de saturație a sorbantului unui filtru de mască de gaz. Autorul secțiunii „Universal RPE” T. S. Tikhova a recomandat utilizarea metodelor spectrale și microchimice. Metoda spectrală se bazează pe determinarea prezenței unei substanțe nocive într-o cutie de mască de gaz prin prelevare și apoi analizarea acesteia pe un steeloscop. Metoda microchimică se bazează pe determinarea strat cu strat a prezenței unei substanțe nocive în încărcătura măștii de gaz prin prelevarea unei probe cu analiza ulterioară a acesteia printr-o metodă chimică.
Pentru cele mai toxice substanțe, pe lângă metoda de fixare a timpului de utilizare a filtrului, s-a recomandat să se folosească metoda spectrală (arsen și hidrogen fosforic, fosgen, fluor, compuși organoclorați, compuși organometalici și metode microchimice (acid cianhidric). , cianogen).
Din păcate, în ambele cazuri nu este descris cum să scoateți proba de încărcare din carcasa filtrului (de obicei nu se dezasambla) și dacă va fi posibilă utilizarea filtrului după aceea dacă analiza arată că acesta conține o cantitate suficient de mare de sorbent nesaturat.
Standardul S.U.A. de sănătate și siguranță pentru această substanță periculoasă ( 29 CFR 1910.1051 ) oferă îndrumări specifice cu privire la intervalele de înlocuire a filtrelor de gaz ( Selectarea aparatului respirator 1910.1051(h)(3)(i) ) pe baza respectării cerințelor minime și a condițiilor așteptate pentru utilizarea aparatelor respiratorii pentru protecția împotriva 1,3-butadienei .
| Concentrația unei substanțe nocive | Interval de schimbare a filtrului |
|---|---|
| până la 5 MPC | la fiecare 4 ore |
| până la 10 MPC | la fiecare 3 ore |
| până la 25 MPC | la fiecare 2 ore |
| până la 50 MPC | fiecare ora |
| Peste 50 MPC | Angajatorul este obligat să folosească numai RPE izolator - suficient de eficient |
Dacă întreprinderea are un laborator care vă permite să simulați utilizarea filtrelor în condiții de producție (prin trecerea prin ele a aerului care este poluat în același mod ca aerul din încăperile de producție), atunci puteți stabili experimental durata de viață a filtrului. Această metodă este eficientă în special atunci când aerul este poluat cu un amestec de diverse gaze și/sau vapori care afectează absorbția acestora de către filtru în moduri diferite (un model matematic al interacțiunii diferitelor gaze în timpul filtrării lor a fost dezvoltat relativ recent). Cu toate acestea, acest lucru necesită informații precise despre poluarea aerului și, de obicei, acest lucru nu este consecvent.
O altă opțiune pentru utilizarea testelor de laborator este verificarea duratei de viață rămase a filtrelor deja utilizate. Dacă este mare, atunci astfel de filtre în astfel de condiții pot fi folosite mai mult timp (în unele cazuri în mod repetat). În acest caz, nu sunt necesare informații precise privind compoziția chimică și concentrația contaminanților. Informațiile obținute despre durata de viață a filtrelor vă permit să programați înlocuirea acestora. Dezavantajul acestei metode este că astfel de teste pot necesita utilizarea unor echipamente complexe și costisitoare care necesită întreținere calificată, ceea ce nu este întotdeauna posibil. Potrivit unui sondaj [34] , în 2001 în Statele Unite, aproximativ 5% din toate întreprinderile au efectuat înlocuirea filtrelor măștilor de gaz pe baza rezultatelor testelor de laborator.
Testarea producției de filtreDacă concentrația de contaminanți nu este constantă și nu există posibilitatea (echipament, personal calificat) de a testa filtrele în condiții de laborator care simulează producția, puteți verifica dacă filtrele sunt înlocuite la timp . Pentru a face acest lucru, este posibil să se determine contaminarea aerului curățat de filtru în momentul în care perioada de utilizare a filtrului la locul de muncă se termină sau este aproape de finalizare. Dacă o serie de astfel de măsurători arată că contaminarea aerului purificat nu depășește nivelul permis, atunci cu o mare probabilitate putem presupune că filtrele nu sunt înlocuite cu întârziere. Această metodă de verificare poate fi utilizată pentru a controla calitatea programului de protecție respiratorie (acea parte a acestuia, în care este determinată procedura de înlocuire a filtrului). Un alt avantaj al metodei este că vă permite să țineți cont de condițiile de utilizare - de exemplu, la umiditate ridicată, programele de calculator (descrise în secțiunea următoare) până acum (2019) nu vă permit întotdeauna să preziceți cu exactitate timpul de acţiune protectoare.
Pentru a utiliza această metodă, puteți, de exemplu, să cereți lucrătorului să părăsească atmosfera poluată; scoateți unul dintre filtre; instalați un tee pe mască și un filtru pe tee; și conectați un furtun de prelevare la tee. După ce angajatul intră în atmosfera poluată, se prelevează probe de aer din tee. Acest lucru vă permite să obțineți o probă care a trecut prin filtru (dar nu din mască - supapa de inhalare nu va permite aerului să intre în tee). Aerul prelevat poate fi trecut printr-un tub indicator adecvat , care vă va permite să determinați concentrația unei substanțe nocive în aerul purificat. Ca tee, puteți folosi un dispozitiv standard pentru a testa proprietățile izolante ale măștii [10] .
Specialiștii iranieni în securitatea muncii au folosit această metodă la o fabrică de vopsea și au constatat că, în majoritatea cazurilor, filtrele au fost schimbate prea târziu. După ajustarea programului de schimbare a filtrelor, această metodă a arătat că filtrele au fost întotdeauna schimbate la timp [35] .
Această metodă nu vă permite să determinați timpul acțiunii de protecție înainte de utilizarea RPE. În țările dezvoltate, începând cu anii 1970, s-au efectuat studii științifice pentru a determina dacă este posibil să se calculeze durata de viață a filtrului măștii de gaz al unui respirator dacă sunt cunoscute condițiile de utilizare. Acest lucru permite înlocuirea filtrelor în timp util fără utilizarea unor echipamente complexe și costisitoare, dacă se cunoaște poluarea aerului.
Software de calculator pentru calcularea duratei de viață a filtrului
În SUA, încă din anii 1980, Jerry Wood , specialist la Laboratorul Național Los Alamos , s-a angajat în cercetări științifice în domeniul modelării matematice a duratei de viață a filtrelor cu măști de gaz [36] [37] [38] [ 39] [40] [41] [42] ; și alți cercetători [43] . Folosind izoterma de adsorbție Dubinin - Radushkevich [44] , Wood a dezvoltat și îmbunătățit pentru o lungă perioadă de timp un model matematic și un software, care permite acum calcularea nu numai a duratei de viață a filtrelor (cu proprietățile cunoscute ale sorbantului, cantitatea și forma geometrică a acestuia). filtrul) atunci când sunt expuse la oricare substanță, dar și când sunt expuse la amestecuri (când unele gaze interferează cu captarea altora) la diferite temperaturi, umiditate și flux de aer. Acum Occupational Safety and Health Administration (OSHA) a tradus dezvoltarea sa în programul Advisor Genius [45] . Programul ia în considerare proprietățile sorbantului, geometria filtrului și condițiile de utilizare a acestuia.
Lucrările publicate ale lui Jerry Wood au devenit baza, baza, pentru marea majoritate a programelor oferite consumatorilor de către producătorii de RPE [46] .
Până în 2000, cei mai importanți producători din lume au oferit consumatorilor o serie de programe care permit efectuarea unor astfel de calcule pentru un număr diferit de gaze nocive:
Tabel 2. Programe de calculator (2000) pentru determinarea duratei de viață a filtrelor de gaz [47] , sursă originală [46] .
| Programe de calculator (2000) pentru determinarea duratei de viață a filtrelor de gaz | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Producător EIP - nume program | Număr de gaze (2000) | Tipuri de gaze | Interval de temperatură °C | Umiditate relativă % | Debit de aer l/min |
| AO Safety - Merlin [48] | 227 | organice şi anorganice | 0-50 | <50, 50-65, 65-80, 80-90 | muncă ușoară, medie și grea |
| Durată de viață 3M - 3M [49] | 405 (în 2013 - mai mult de 900) | organice şi anorganice | 0, 10, 20, 30, 40, 50 | <65, >65 | 20, 40, 60 |
| MSA - Calculator de viață a cartușului [50] | 169 | organice şi anorganice | liber ales | 0 - 100 | 30, 60, 85 |
| North ezGuidev. 1.0 [51] | 176 | organice şi anorganice | liber ales | <65, 66-80, >80 | 30, 50, 70 |
| Survivair Cart Life [52] | 189 | organice şi anorganice | -7 până la +70 | <65, 66-80, >80 | 30, 50, 70 |
În 2013, programul 3M [49] a făcut deja posibilă calcularea duratei de viață a filtrului pentru mai mult de 900 de gaze nocive și combinațiile acestora, sute de gaze și combinațiile lor au putut fi luate în considerare de programul MSA [50] . Ambele programe iau în considerare concentrația de gaze nocive și consumul de aer (severitatea muncii efectuate: ușoară, medie sau grea), precum și alți parametri. Drager a dezvoltat o bază de date mare de substanțe chimice periculoase numită VOICE (este necesară înregistrarea). Această bază de date (versiunea SUA) conține programul de calcul al duratei de viață a filtrului End-of-ServiceLife Calculator , care ia în considerare concentrația de aer poluat și progresul dorit (în aer purificat); temperatura, presiunea si umiditatea; vă permite să alegeți intensitatea muncii dintre 7 posibile și recomandă utilizarea măștilor integrale în caz de poluare ridicată a aerului [53] .
Programul pentru RPE cu alimentare forțată cu aer în partea din față a fost dezvoltat de Bullard [54] .
Efectele temperaturii, umidității, debitului de aer și concentrației de gaz asupra duratei de viață a filtruluiScott a dezvoltat un program [55] care funcționează la temperaturi de la -10 la +40°C, umiditate relativă de 3–95%, debit de aer de 20–80 l/min și ia în considerare mai mult de 300 de substanțe nocive, ca precum și combinațiile lor. Mai jos sunt exemple de calculare a efectului asupra duratei de viață a unui filtru de mască de gaz Scott (742 OV - compuși organici) al temperaturii și umidității (stânga), concentrației aerului și debitului (dreapta) atunci când este expus la diferite substanțe și o presiune de 1 ATM.
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Se poate observa că o creștere a umidității și/sau temperaturii, precum și o creștere a concentrației și/sau a debitului de aer, vor reduce durata de viață a filtrului. La filtrarea gazelor solubile în apă, durata de viață depinde puțin de umiditatea relativă a aerului.
Avantajul acestei metode de înlocuire a filtrelor este că permite utilizarea filtrelor convenționale, iar în prezența unor date inițiale precise (condiții de aplicare, proprietăți ale sorbantului, geometria filtrului), acestea pot fi înlocuite în timp. Cu toate acestea, poluarea aerului este adesea variabilă, iar natura muncii efectuate nu este întotdeauna stabilă (adică, debitul de aer se modifică), prin urmare, pentru a proteja în mod fiabil lucrătorii, se recomandă să se ia valori apropiate de cel mai rău posibil în calculele. În același timp, filtrele care au funcționat în cele mai bune condiții vor fi înlocuite prematur. Acesta este un dezavantaj semnificativ al acestei tehnici.
Influența compoziției chimice a poluării aerului asupra duratei de viață a filtrelorPe baza rezultatelor testelor de impact al diferitelor substanțe de diferite concentrații asupra filtrului, se întocmesc tabele cu durata de viață a filtrului în astfel de condiții [56] .
În URSS, în 1974, a fost publicat un catalog [57] (și republicat în 1982 [12] ), care a furnizat informații despre durata de viață a filtrelor sovietice standard atunci când sunt expuse la 63 de gaze nocive la concentrații de 5, 15, 100 și chiar și 1000 MPC. Mai jos este o parte a datelor din acest catalog pentru cutia de gaz "A" cu filtru anti-aerosol. Nu sunt disponibile informații despre fluxul de aer, temperatură și umiditate. Durata de viață a unui filtru de mască de gaz depinde în mare măsură de gazul dăunător.
| Substanţă | Concentraţie | ||
|---|---|---|---|
| 5 MPC | 15 MPC | 100 MPC | |
| Anilină | 90 de ore | 40 de ore | 10 ore |
| Acetonă | 20 de ore | 6 ore | 1 oră |
| Xilidină | 40 de ore | 20 de ore | ora 5 |
| xilen | 50 de ore | 20 de ore | 4 ore |
| disulfură de carbon | 40 de ore | 20 de ore | ora 5 |
| pentaclorofenol | 75 de ore | 25 de ore | 3 ore |
| Furfural | 180 de ore | 90 de ore | 18 ore |
| cloretan | 30 de ore | ora 8 | 1,5 ore |
Nu există informații despre lucrări ulterioare în această direcție după 1982. Datele din aceste cataloage au fost ulterior incluse în Manualul Echipamentului de Protecție Personală [58] .
Precizia calculării timpului de acțiune de protecție a filtrelor cu măști de gaze folosind programe și aplicarea acestoraSite -ul web OSHA oferă tabele cu valorile standard de viață a filtrului (adică un filtru care îndeplinește cerințele minime pentru certificare) pentru expunerea la câteva zeci de substanțe dăunătoare diferite în concentrații diferite - ceea ce vă permite să determinați aproximativ durata de viață. De asemenea, oferă informații că acuratețea acestor valori (calculate folosind programul lui Jerry Wood) este în acord cu rezultatele măsurătorilor (experimentale) pentru diferite substanțe nocive și diferite condiții de utilizare. Totuși, comparația a fost efectuată pentru cazul umidității moderate a aerului.
Conform datelor din 2004 [59] , pătrunderea umidității pe suprafața cărbunelui activ și umplerea porilor sorbantului cu apă pot reduce semnificativ durata de viață a filtrului, în funcție de substanța nocivă pe care o captează. Mai mult, calculul acestei influențe era (la momentul întocmirii documentului) imposibil. Jerry Wood a luat în considerare acest lucru [39] [41] prin îmbunătățirea programului său. Poate că îmbunătățirile sale au fost incluse în programul 3M. În orice caz, articolul [60] a comparat timpul calculat și măsurat al acțiunii de protecție pentru cazurile în care filtrul a fost expus la 6 substanțe organice din clase diferite: heptan (alcani), metil izobutil cetonă (cetone), toluen (compuși aromatici). ), tetracloretilenă (alcan halogenat), acetat de n-butil (ester) și sec-butanol (alcooli). La o umiditate relativă de 50%, diferența nu a depășit niciodată 30%, iar pentru unele substanțe a fost neglijabilă. Dar, cu o creștere a umidității (am verificat heptan, toluen și metil izobutil cetonă) până la 70% pentru heptan și toluen, durata de viață calculată a fost redusă (programul a luat în considerare creșterea umidității) și s-a dovedit a fi jumătate din cea reală. Și pentru metil izobutil cetona, cu o creștere a umidității la 85%, durata de viață calculată a fost redusă de 11 ori și, în același timp, a devenit de 3 ori mai mică decât cea reală. Astfel, luarea în considerare a tuturor factorilor care afectează durata de viață nu a fost încă realizată în programul 3M.
În efortul de a îmbunătăți protecția lucrătorilor împotriva gazelor toxice, experții japonezi au efectuat o serie de studii, inclusiv modelarea acțiunii de protecție a filtrelor măștilor de gaz. În [61] , acuratețea calculării duratei de viață a fost testată atunci când filtrul a fost expus la 10 substanțe (acetonă, benzen, toluen, tetraclorură de carbon, ciclohexan, n-hexan, n-heptan, acetat de metil, metanol, 2-propanol). ). Programul lui Jerry Wood a arătat rezultate excelente pentru toate substanțele la o umiditate relativă de 50% sau mai puțin. Odată cu creșterea umidității, precizia a scăzut. Autorii au concluzionat: dacă substanța dăunătoare se dizolvă bine în apă, atunci precizia calculelor este bună (și în unele cazuri durata de viață chiar crește - substanța dăunătoare se poate dizolva în apă care a umplut complet capilarele și nu poate fi captată de cărbune activ, dar prin apă; metanolul are o durată de viață crescută odată cu creșterea umidității). În același timp, umplerea cu apă a porilor de cărbune activ împiedică captarea substanțelor care sunt slab solubile în apă. De exemplu, cu o creștere a umidității de la 50 la 65% pentru ciclohexan, durata de viață calculată a fost redusă de la 175 la 143 de minute (programul a luat în considerare umiditatea aerului); dar cea măsurată a fost redusă de la 169 la 12 minute. Dezavantajul studiului este că, pentru comoditate, autorii au lucrat într-o gamă de concentrații (pentru 10 substanțe nocive), care ar putea să nu corespundă MPC-ului acestor substanțe.
Astfel, la umiditate moderată a aerului, software-ul Jerry Wood MultiVapor™ versiunea 2.2.3 permite un calcul precis al HRV. Probabil că și alte programe o pot face. Dar cu umiditatea aerului de 60-65% și mai mare, și cu protecție împotriva substanțelor care sunt slab solubile în apă, apar astfel de efecte pe care programul încă nu le ține cont; iar timpul calculat al acțiunii de protecție poate fi vizibil mai mic ( sau mai mare ) decât cel real. În astfel de cazuri, se recomandă în [59] să se utilizeze rezultatele măsurării experimentale a duratei de viață (pe care unele organizații le-au făcut contra cost). De asemenea, puteți utiliza RPE izolator.
Experții iranieni au verificat modul în care filtrele sunt înlocuite în timp util la fabrica de vopsea. S-a dovedit că jumătate dintre ele la momentul înlocuirii cu altele noi nu mai protejează lucrătorii. După ce au determinat parametrii filtrului și au obținut de la producător parametrii sorbantului, autorii [62] au introdus aceste informații (împreună cu datele despre cea mai gravă poluare a aerului așteptată) în programul MultiVapor al lui D. Wood. Pe baza calculelor, programul de înlocuire a filtrului a fost modificat - acestea au început să fie schimbate la fiecare 4 ore și nu la fiecare 2-3 zile. Testul a arătat că, după modificarea programului, toate filtrele au curățat bine aerul (imediat înainte de a le înlocui cu altele noi).
Un rezultat similar a fost obținut la o fabrică de automobile [28] : la înlocuirea filtrelor „prin apariția unui miros sub mască”, acestea au fost schimbate o dată în 2-3 schimburi, după 16-24 ore (durata totală de utilizare). Verificarea a arătat că din 10 filtre (imediat după înlocuire cu altele noi), 7 au încetat deja să protejeze pictorii. Testarea filtrelor și calcularea duratei de viață a acestora a făcut posibilă elaborarea unui nou program - înlocuire la fiecare 4 ore. Un test de 10 filtre a arătat că toate protejează lucrătorul pe toată durata utilizării.
Pentru a înlocui în timp util filtrele de gaz utilizate în condiții de poluare instabilă a aerului, puteți utiliza dispozitive care avertizează muncitorul despre sfârșitul sfârșitului de viață a filtrului - Indicatori de sfârșit de viață (ESLI ). Astfel de indicatori sunt activi și pasivi. Indicatoarele pasive folosesc adesea un element de detectare care schimbă culoarea, care este instalat în filtru la o anumită distanță de orificiul de evacuare a aerului curat (astfel încât schimbarea culorii să aibă loc înainte ca gazele dăunătoare să înceapă să treacă prin filtru). Iar în indicatoarele active, semnalul senzorului este folosit pentru a da un semnal luminos sau sonor lucrătorului - astfel încât acesta să părăsească atmosfera poluată și să schimbe filtrul.
Specialiștii Institutului Național pentru Securitate și Sănătate în Muncă (NIOSH) au elaborat cerințe [8] [63] pentru astfel de indicatori. În special, acestea trebuie să funcționeze înainte ca 90% din durata de viață să fie epuizată - pentru ca lucrătorul să aibă timp să părăsească atmosfera poluată, iar pentru indicatorii pasivi, elementul sensibil trebuie să fie amplasat astfel încât lucrătorul să-l poată vedea atunci când poartă un respirator. Cerințele sunt consacrate în standardul de certificare a respirației 42 CFR 84, de exemplu în secțiunea 84.255 [64] .
Indicatori de sfârșit de viață a filtrului pasivPotrivit [7] , primul indicator pasiv a fost dezvoltat în 1925 [65] . A folosit hârtie indicatoare situată de-a lungul unei ferestre transparente extinse în direcția de la intrarea filtrului la ieșire. Pe măsură ce lungimea zonei colorate s-a schimbat, a fost posibil să se determine care parte din sorbent nu a fost consumată.
În 1957, în Germania a fost brevetat un indicator care se afla în câmpul vizual al muncitorului în spațiul de sub mască [66] . Dezavantajul indicatorului a fost că a funcționat la o concentrație suficient de mare - sub mască.
În 1976, a fost brevetat un filtru care folosea hârtie indicatoare care a reacționat cu clorura de vinil pentru a detecta necesitatea înlocuirii [67] .
În 1987, Dragerwerk a brevetat un indicator care își schimba culoarea și era localizat într-o cavitate din interiorul sorbentului [68] .Au fost dezvoltate filtre în care o parte din sorbent era saturată cu o substanță mirositoare (de exemplu, acetat de izoamil). Când un gaz toxic a lovit acest sorbent, acesta a deplasat substanța mirositoare, iar muncitorul a simțit că trebuie înlocuit filtrul [69] [70] .
În 1979, American Optical Corporation a primit mai multe brevete pentru indicatori de sfârșit de viață ale filtrului respirator destinate utilizării în filtre care captează compuși organici solubili în apă și insolubili în apă [71] . Din păcate, principala problemă la utilizarea acestui indicator a fost că durata de valabilitate a acestuia (înainte de utilizare) a fost semnificativ mai scurtă decât durata de valabilitate a filtrului în sine și a sorbantului - conform [72] , după 2 ani de la fabricare, indicatorii filtrelor neutilizate culoarea schimbată și, prin urmare, astfel de filtre nu sunt certificate în Japonia.
În februarie 2002, multe filtre cu indicatori pasivi au fost retrase din vânzare deoarece atunci când au fost instalate pe măștile faciale complete, indicatorul nu era vizibil în timpul utilizării aparatului respirator [73] .
North Safety Products produce mai multe tipuri de filtre cu indicatori pasivi - pentru protectia impotriva gazelor acide (acid clorhidric, acid fluorhidric, dioxid de sulf, hidrogen sulfurat), din vapori de compusi organici; din amoniac; și din mercur și clor. Dezavantajul acestor indicatori este că pot avertiza lucrătorul doar asupra anumitor gaze și nu pot avertiza în mod adecvat atunci când sunt utilizați într-o atmosferă contaminată cu diferite gaze.
3M produce și vinde filtre de gaz indicatoare pasive concepute pentru a proteja împotriva mercurului și a clorului [74] .
| Gaz nociv | Indicator | Schimbarea culorii |
|---|---|---|
| Acrilonitril | Permanganat de potasiu | Mov pe maro |
| Amoniac | Turnesol roșu | Roșu pe albastru |
| Benzen | Na2Cr2O7 _ _ _ _ _ | Portocaliu până la verde închis |
| Clorură de vinil | Permanganat de potasiu | Mov pe maro |
| Dioxid de sulf SO2 | Indofenol | Albastru închis pe alb |
| Monoxid de carbon CO | Clorura de paladiu | Maro-rosu pe negru |
| sulfat de hidrogen | roșu Congo | Roșu pe albastru |
| Acid clorhidric | roșu Congo | Roșu pe albastru |
| 1,1,1-tricloretan | Na2Cr2O7 _ _ _ _ _ | Portocaliu până la verde închis |
| Clor | Indofenol | Albastru închis pe alb |
Avantajul indicatorilor pasivi este costul lor scăzut, iar dezavantajul este că pentru a detecta funcționarea acestora, lucrătorul trebuie să monitorizeze indicatorul, iar natura muncii efectuate nu permite întotdeauna acest lucru. În plus, pentru a detecta în timp schimbările de culoare, este necesară o bună iluminare. Lucrătorii daltonici nu pot folosi aceste filtre.
În URSS, până în 1960, a fost dezvoltat un respirator pentru a proteja împotriva hidrogenului sulfurat [75] . A fost folosită o cutie de mască de gaz standard, care a fost modificată prin inserarea unui indicator care și-a schimbat culoarea când hidrogenul sulfurat se apropia de deschiderea pentru evacuarea aerului purificat.
Mai recent, au fost dezvoltate cutii de mască de gaz din plastic transparent care utilizează un captator de rășină schimbătoare de ioni pentru a capta amoniacul, schimbându-și culoarea pe măsură ce devine saturat [76] . Nu există publicații privind aplicarea practică a unor astfel de filtre fabricate de CJSC Insorb, dar s-a raportat că utilizarea lor a făcut posibilă și evitarea înlocuirii premature a filtrelor [77] .
Filtre similare (cu un corp complet transparent și un sorbent care schimbă culoarea) sunt descrise în [78] . În filtrul de protecție împotriva hidrogenului sulfurat și a altor gaze acide, se folosește un sorbent - sulfocatat macroporos KU-23 sub formă de metale tranziționale (cupru, cobalt, nichel); si pentru absorbtia amoniacului KU-23-15/100 modificat cu ioni de cupru. Când gazul este absorbit, culoarea granulelor se schimbă de la aproximativ albastru deschis la negru. Durata de viață a filtrelor este de aproximativ 1,7-2 ori mai mare decât cea a filtrelor similare cu sorbent Cupramit.
Specialiștii NIOSH au dezvoltat indicatori optici care pot avertiza asupra saturației sorbantului cu acid cianhidric [79] și hidrogen sulfurat [80] . Indicatorii au folosit cobinamidă.
Indicatoare HMI pasive [7]
Brevet Yablick 1925 [65]
ChemMotif 2000
THO 1998 și Linders [69]
TNO 2004 [70]
Dragerwerk 1986 [68]
Wallace 1975
Wallace 1975 [81]
Roberts 1976 [67]
Brevet RPC 2001
Dragerwerk 1957 [66]
În indicatoarele active, pentru a avertiza lucrătorul este folosită o alarmă luminoasă sau sonoră, care este declanșată de un semnal de senzor, instalat de obicei într-un filtru de mască de gaz. Astfel de indicatoare vă permit să înlocuiți filtrele la timp la orice iluminare și nu necesită ca lucrătorul să acorde atenție culorii indicatorului. Ele pot fi utilizate și de lucrătorii care au dificultăți în a distinge diferite culori.
Conform [7] , unul dintre primii indicatori activi a fost un filtru dezvoltat în 1965, în care două fire erau conectate cu ceară [82] . Când ceara a fost înmuiată cu vapori de compuși organici, firele s-au atins între ele și s-a aprins o lumină de avertizare. Dezavantajele dispozitivului au fost complexitatea acestuia și dependența funcționării de temperatură.
Wallace a brevetat un sistem de avertizare a aparatului respirator care a detectat gaze toxice. În acest design, doi electrozi (dintre care cel puțin unul a fost acoperit cu un izolator cu punct de topire scăzut, cum ar fi ceara) au fost plasați adânc în filtru. Autorul a afirmat că în prezența gazelor toxice, cărbunele va începe să se încălzească, aceasta va topi ceara și va închide circuitul electric dintre electrozii din cărbune activ, ceea ce va declanșa o alarmă [81] .
American Optical a patentat un senzor care se afla în suportul filtrului sau sub mască. A reacționat la căldura degajată în timpul adsorbției gazelor pe suprafața cărbunelui activ. Senzorul a monitorizat temperatura, care a crescut atunci când gazul a fost adsorbit de cărbune. [83]
Ulterior, rezistențele chimice și senzorii cu semiconductori au început să fie utilizate pe scară largă.
În 1989, a fost brevetat un dispozitiv care avertizează asupra apariției gazelor nocive. Le-a detectat folosind un senzor electrochimic. Dispozitivul urma să fie instalat între mască și filtru [84] .
În 1991, Transducer Research, Inc. a raportat un test de succes al unui trasor activ în care senzorul a răspuns la vaporii de ciclohexan. Un rezistor chimic a fost folosit ca senzor; când a fost detectat ciclohexan, a fost activată indicația LED [85] .
În 2002, în Japonia a fost dezvoltat un respirator cu un senzor situat după filtru [86] .
În 2003, a fost dezvoltat un respirator cu un senzor semiconductor situat între filtru și mască [87] . Dezavantajul dispozitivului era consumul mare de energie - bateriile trebuiau schimbate la fiecare schimb.
În 2002, a fost obținut un brevet pentru un senzor de fibră optică ieftin instalat într-un filtru [88] . Dispozitivul s-a remarcat prin costuri reduse, simplitate și capacitatea de a răspunde la diferite poluări.
În 2002, Cyrano Sciences a dezvoltat un „nas electronic” format din 32 de senzori diferiți. Prelucrarea semnalelor lor de către un microcomputer a făcut posibilă determinarea prezenței diferitelor substanțe nocive [89] .
Diverse organizații dezvoltă în mod activ indicatori de sfârșit de viață mai buni [7] .
În ciuda rezolvării problemelor tehnice și a prezenței cerințelor stabilite pentru indicatorii activi de sfârșit de viață, din perioada 1984 (primul standard de certificare cu cerințe pentru indicatori) și până în 2013, nici un singur filtru cu indicator activ nu a fost certificat în SUA. S-a dovedit că cerințele pentru filtre nu sunt în întregime exacte, cerințele pentru angajatori nu îi obligă să folosească astfel de indicatori în mod destul de specific și, prin urmare, producătorii de RPE se tem de eșecul comercial atunci când vând produse noi neobișnuite - deși continuă să desfășoare activități de cercetare și dezvoltare . Prin urmare, pe baza unui studiu de aplicare a aparatului respirator (care a arătat că mai mult de 200.000 de persoane din Statele Unite pot fi expuse la gaze nocive din cauza înlocuirii premature a filtrelor), Laboratorul de echipamente de protecție personală (NPPTL) de la Institutul pentru Securitate și Sănătate în Muncă. ( NIOSH ) a început să dezvolte un indicator activ. După finalizarea lucrării, conform rezultatelor acesteia, se vor clarifica cerințele legislației, cerințele pentru angajator, iar tehnologiile rezultate vor fi transferate industriei pentru utilizare în noi RPE [90] .
Nu există publicații despre dezvoltarea indicatorilor activi în URSS și Federația Rusă;
[91] menționează plasarea unui „analizor de gaz într-o cutie transparentă de supapă a unei părți frontale disponibile comercial (SHMP)” pentru a controla momentul prelucrării absorbantului FPC (setul „Indicator”).
Indicatori HMI activi [7]
American Optical [83]
Auergesellschaft 1989 [84]
Auergesellschaft 1989
Bernard 1998 [88]
Dragerwerk 1994
FOGS 1998
Geraetebau 1991
Shigematsu 2002 [86]
Stetter 1991 [85]
Când se utilizează filtre anti-gaz cu o cantitate mare de sorbent la o concentrație scăzută de contaminanți, sau cu utilizare scurtă, o mulțime de sorbent neutilizat rămâne în filtru după utilizare. În timpul depozitării ulterioare a filtrului, unele dintre moleculele gazelor captate pot fi desorbite, iar din cauza diferenței de concentrații (la intrare concentrația este mai mare, la ieșirea pentru ieșirea aerului purificat - mai puțin), ei migrează spre priză. În 1975 [94] , un studiu al filtrelor expuse la bromură de metil a arătat că, datorită unei astfel de migrări, atunci când filtrul este reutilizat, concentrația unei substanțe nocive în aerul purificat poate depăși MPC (chiar dacă prin filtru este suflat aer curat). ):
Limitarea limitei inferioare de temperatură a utilizării măștilor de gaz filtrante ... cu un punct de fierbere de 10 ° C se datorează faptului că substanțele organice cu fum redus sunt ușor absorbite de cărbunele activ în straturi subțiri ... În plus , ca urmare a redistribuirii rapide a vaporilor absorbiți cu t bp = 10 ° C peste sarcina cutiei de filtru, este posibilă suflarea acestora, ceea ce poate duce la otrăvirea unei persoane care lucrează într-o mască de gaz.
— (pag. 172 [78] )Pentru a proteja sănătatea lucrătorilor, legislația SUA nu permite reutilizarea filtrelor măștilor de gaz pentru a proteja împotriva migrației substanțelor nocive „volatile” – chiar dacă sorbantul a fost parțial saturat la prima utilizare a filtrului. Conform standardelor, substanțele cu un punct de fierbere sub 65 °C sunt considerate „volatile”. Dar studiile au arătat că, chiar și la temperaturi de fierbere peste 65 ° C, reutilizarea filtrului poate să nu fie sigură. Prin urmare, producătorul trebuie să furnizeze cumpărătorului toate informațiile necesare pentru a organiza utilizarea în siguranță a filtrelor măștii de gaz. Adică, în cazurile în care calculele programului (vezi mai sus) arată că durata de viață continuă a filtrului este mai mare de 8 ore (tabelele 2 și 3), legislația limitează aplicarea la un singur schimb.
În URSS și în Federația Rusă, cutiile de măști de gaz de dimensiuni mari, care conțin mult sorbant, au fost utilizate pe scară largă și sunt folosite. Capacitatea mare de sorbție a unor astfel de filtre atenuează într-o oarecare măsură consecințele migrării gazelor nocive în timpul depozitării filtrului utilizat anterior. Drept urmare, din cauza manifestării mai rare a acestui fenomen și datorită faptului că în Federația Rusă producătorii de RPE nu sunt responsabili pentru consecințele utilizării lor (iar angajatorul este rareori responsabil pentru daunele aduse sănătății lucrătorilor) , diverși autori recomandă fără echivoc și sistematic utilizarea filtrelor măști de gaze nu numai în mod repetat, ci în mod repetat. De exemplu, [95] a recomandat utilizarea filtrelor de gaz (în unele cazuri) timp de câteva luni. Astfel de recomandări generale nu vă permit să determinați când este sigur să faceți acest lucru (și de câte ori) și când nu este.
Articolul [42] prevede o procedură pentru calcularea concentrației de substanțe nocive la momentul începerii reutilizarii filtrului (care vă permite să determinați cu exactitate când este posibilă reutilizarea lor în siguranță), dar aceste rezultate științifice nu au fost încă reflectate. fie în standarde, fie în liniile directoare pentru utilizarea aparatelor respiratorii, compilate de producători (unde reutilizarea este adesea interzisă). Autorul articolului, care lucrează în SUA, nici nu a încercat să ia în considerare utilizarea a treia oară a unui filtru de mască de gaz.
Pe site-ul web al dezvoltatorului de software pentru calcularea duratei de viață a filtrelor de gaz, puteți descărca un program care vă permite să calculați concentrația de substanțe nocive imediat după începerea reutilizarii filtrului (care vă permite să determinați dacă acest lucru este acceptabil) [ 96] .
Deja în anii 1970 au fost dezvoltate materiale de filtrare fibroase care puteau capta nu numai aerosoli, ci și substanțe gazoase. Pentru aceasta s-au folosit fie particule mici de sorbant între fibre, fie fibre speciale capabile să absoarbă gaze [97] [98] . Diametrul mic al particulelor sau fibrelor de absorbant crește semnificativ suprafața de absorbție a gazului, ceea ce îmbunătățește captarea gazului.
Cu toate acestea, masa semi-măștii de filtrare în sine este mică (~8-20 de grame), iar masa sorbantului din ea este mult mai mică decât într-un filtru convențional de măști de gaz înlocuibil al unei semi-măști elastomerice (masa de filtrul este limitat la 300 de grame [99] [100] , iar masa tipică a sorbantului este de aproximativ 60 de grame). Prin urmare, cu mișcarea continuă a aerului din exterior spre interior, durata de viață a unui astfel de filtru va fi semnificativ mai mică. Cercetările [101] au arătat că poate fi, de exemplu, una sau două ore. În combinație cu costul ridicat al unor astfel de semimăști filtrante, acest lucru face dificilă utilizarea lor pentru protecție împotriva gazelor dăunătoare la concentrații care depășesc 1 MPC. Cu toate acestea, chiar dacă există o supapă de expirare, aerul din semi-mască filtrantă se deplasează prin filtru nu numai din exterior spre interior, ci și din interior spre exterior (în timpul expirării). Acest aer expirat este umidificat, iar contactul său cu filtrul umezește sorbantul. La captarea, de exemplu, vapori de solvenți, acest lucru poate reduce semnificativ durata de viață și face utilizarea semi-măștilor de filtrare anti-gaz atunci când concentrația de gaz depășește 1 MPC și mai problematică.
În Rusia, temperatura aerului este adesea sub 0°C. Studiul [102] a arătat că la o temperatură de -5 ÷ -15°C deja după 15-30 de minute în multe semimăști filtrante (utilizate în aer curat) rezistența la respirație începe să depășească cea admisibilă. Acest lucru se datorează acumulării și înghețului umidității în mediul materialului filtrant, ceea ce face dificilă trecerea aerului prin acesta. O astfel de acumulare de umiditate și formare de gheață pe suprafața particulelor absorbante și/sau a fibrelor getter ale materialului filtrant le poate împiedica deloc să capteze substanțe gazoase dăunătoare.
Cu toate acestea, unii vânzători de EIP [103] și specialiști [104] din Federația Rusă sugerează că consumatorii folosesc semi-măști filtrante atunci când concentrația de poluare gazoasă a aerului este semnificativ mai mare de 1 MPC (de exemplu, de până la 20-40 de ori) . Acesta nu are analogi în țările industrializate, nu este prevăzut de legislația care reglementează alegerea și organizarea utilizării RPE în SUA [105] , Marea Britanie [106] și Germania [107] și nu este fundamentat în niciun fel. . În plus, utilizarea lor în acest scop nu permite determinarea duratei de viață folosind software-ul disponibil menționat mai sus (deoarece o astfel de aplicație nu este posibilă în țările în curs de dezvoltare și, prin urmare, nu este furnizată - deloc).
Măștile de gaz filtrante pot fi folosite pentru a proteja împotriva substanțelor nocive gazoase atunci când concentrația acestora nu depășește 1 MPC – adică atunci când nu sunt atât de periculoase pentru sănătate, ci pur și simplu irită lucrătorul (miros etc.) [108] . Semimăștile filtrante oferite de furnizori nu sunt certificate ca EIP, ci doar ca antiaerosol [109] .
Deoarece utilizarea parfumului sub o mască nu permite întotdeauna înlocuirea în timp util a filtrelor de gaz și deoarece capacitatea de a distinge mirosurile variază de la persoană la persoană și depinde de diferite circumstanțe, Administrația pentru Securitate și Sănătate Ocupațională din cadrul Departamentului Muncii din SUA (OSHA). ) a interzis utilizarea acestei metode de determinare a sfârșitului duratei de viață. Legislația (vezi Regulamentul legislativ privind alegerea și organizarea utilizării aparatelor respiratorii ) din Statele Unite [6] obligă angajatorul să folosească doar două moduri de înlocuire a filtrelor - conform programului și conform indicațiilor de sfârșit de serviciu indicator de viață – deoarece numai aceste metode asigură păstrarea sigură a sănătății lucrătorilor (și instrucțiunile către inspectori Administrația pentru Securitate și Sănătate în Muncă a Administrației pentru Securitate și Sănătate în Muncă oferă îndrumări specifice cu privire la modul de verificare a conformității cu astfel de cerințe [110] ). Pe de altă parte, autoritățile guvernamentale obligă producătorii să ofere consumatorului toate informațiile necesare pentru a permite programarea înlocuirii filtrelor.
Există cerințe similare în standardul de protecție a muncii care reglementează alegerea și organizarea utilizării RPE în țările UE [111] . În Anglia, un manual privind selectarea și utilizarea aparatelor respiratorii recomandă ca atunci când se folosește RPE pentru protecție împotriva gazelor dăunătoare, să se schimbe filtrele, să obțină informații de la producător, să înlocuiască filtrele conform unui program, să se folosească indicatori de sfârșit de viață și, de asemenea, să nu recomandă utilizarea unei măști de gaz mai mult de o oră pe zi (în timp ce se recomandă schimbarea filtrelor din clasa 1 după o singură utilizare, clasa 2 - cel puțin o dată pe săptămână, clasa 3 - conform instrucțiunilor producătorului și interzice reutilizarea atunci când protejate de substanţele volatile capabile să migreze). [112]
În Japonia, înlocuirea filtrului trebuie efectuată de către angajator în conformitate cu instrucțiunile producătorului (pentru aplicații specifice, adică pe un program - ca în Statele Unite); reacția subiectivă a simțurilor lucrătorului la pătrunderea aerului poluat în mască nu este o metodă de înlocuire a filtrelor – ci doar un motiv pentru părăsirea locului de muncă (printre alte semne de defecțiune a RPE) [113] .
Responsabilitatea pentru selectarea și utilizarea RPE adecvate și adecvate pentru scopuri specifice revine angajatorului [115] [116]
— dar nu producătorul [117] [118] (care nu furnizează cumpărătorului informațiile necesare), și nu statul (care s-a retras din obligațiile sale de reglementare).
După cum s-a menționat mai sus, la captarea moleculelor de gaze nocive cu cărbune activat datorită adsorbției, legătura dintre moleculă și carbon nu este foarte puternică și este posibilă separarea și antrenarea moleculelor captate anterior din sorbent. Acest lucru a fost descoperit în timpul Primului Război Mondial - filtrele de mască de gaz folosite, în timpul depozitării ulterioare pe termen lung (în recipiente neermetice), au „pierdut” clorul captat anterior (foarte lent, deci nu era periculos), și când a fost reutilizat în timpul atacurile cu gaze, puteau proteja soldații. Desigur, o astfel de „regenerare naturală” s-a explicat prin pauze destul de lungi între utilizarea măștilor de gaz pentru a proteja împotriva armelor chimice – iar în industrie situația nu este deloc asemănătoare. În plus, o parte din gazele dăunătoare, atunci când sunt captate, formează legături mai puternice cu sorbantul decât clorul și cărbunele activ.
Prin urmare, au fost dezvoltate tehnologii speciale pentru refacerea filtrelor de măști de gaz uzate. Au folosit crearea unor condiții mai favorabile pentru desorbția substanțelor nocive captate anterior. Pentru a face acest lucru, în anii 1930 au folosit vapori de apă sau aer încălzit [119] [120] , sau alte metode [121] . Regenerarea s-a efectuat după descărcarea sorbentului din cutia măștii de gaz, sau direct în cutie fără a-l demonta.
În 1967, s-a încercat utilizarea rășinilor schimbătoare de ioni ca absorbanți. Autorii au propus regenerarea granulelor de sorbant prin spălarea lor (după descărcarea din cutia măștii de gaz) cu o soluție de alcali sau de sodă [122] .
Studiul [94] a mai arătat că după expunerea la bromură de metil, regenerarea eficientă a filtrelor de mască de gaz uzate este posibilă atunci când acestea sunt suflate cu aer încălzit (100–110°C, debit 20 l/min, durată aproximativ 60 de minute).
În (p. 186 [78] ) este menționată utilizarea schimbătoarelor de anioni (AN-221, AN-511) ca sorbant pentru protecția împotriva fluorurii de hidrogen. Pentru regenerare, se propune spălarea sorbentului cu o soluție 5% de NaOH sau sodă.
În industrie, în purificarea aerului și a gazelor, utilizarea absorbanților și regenerarea lor în filtre are loc constant și sistematic, deoarece acest lucru economisește bani la înlocuirea sorbantului și deoarece regenerarea filtrelor industriale poate fi efectuată cu atenție și într-un mod organizat. manieră. Dar, odată cu utilizarea masivă a maștilor de protecție cu gaz de către diferiți oameni într-o varietate de condiții, este imposibil să se controleze acuratețea și corectitudinea regenerării filtrelor cu măști de gaz ale aparatelor respiratorii și (în ciuda fezabilității tehnice și a rentabilității) regenerarea măștii de gaz. filtre RPE nu se realizează.
Când se utilizează RPE filtrant, în filtrele acestora se acumulează substanțe dăunătoare sănătății (și mediului). De regulă, producătorii din pașapoarte și manuale de utilizare indică faptul că, după încheierea utilizării, filtrele trebuie eliminate astfel încât să nu dăuneze mediului și în conformitate cu cerințele legislației naționale. Dar nu sunt oferite detalii (cum se face). Conform [123] , de exemplu, în orașul Sterlitamak , aproximativ 6.000 de filtre uzate sunt livrate anual de la întreprinderile industriale la un depozit convențional.
După evaluarea cantității de substanțe nocive din filtre (pe baza cerințelor pentru testarea acestora în timpul certificării, care poate să nu corespundă exact condițiilor de utilizare reală), autorii au concluzionat că filtrele utilizate aparțin claselor de pericol 1-4; că eliminarea lor în depozitele de deșeuri menajere solide duce la poluarea secundară a solului, a aerului atmosferic și a apelor subterane; și că ar trebui organizată o colecție centralizată de filtre uzate pentru a preveni acest lucru.
În condițiile în care în Federația Rusă [124] nu există o reglementare legislativă privind organizarea utilizării aparatelor respiratorii , când specialiștii în protecția muncii nu sunt învățați cum să aleagă și să organizeze utilizarea RPE (și practic nu există mijloace de instruire adecvate) , atunci când producătorii nu oferă consumatorilor informațiile necesare pentru a determina durata de viață a filtrelor și nu doresc cu fermitate să fie interesați de ceea ce se întâmplă după vânzarea produsului (respiratoare), înlocuirea la timp a filtrelor respiratorii și determinarea posibilității de a asigura siguranța acestora. reutilizarea poate deveni o problemă destul de serioasă - mai ales atunci când se protejează împotriva gazelor nocive care nu au proprietăți de avertizare sau cu sensibilitatea individuală redusă a lucrătorului.
Anterior, înainte de dezvoltarea indicatorilor de sfârșit de viață și a unui software capabil să calculeze durata de viață în diferite condiții (și din cauza unei alte probleme nerezolvate la acel moment - scurgerea aerului nefiltrat prin golurile dintre mască și față), specialiștii în SUA a încercat să interzică complet utilizarea sistematică a aparatelor respiratorii, permițând utilizarea acestora doar pentru reparații, întreținere etc. [125] Legislația din țările dezvoltate impunea angajatorului să folosească exclusiv EIP izolant pentru protecția împotriva gazelor nocive care nu aveau proprietăți de avertizare. (pag. 132, paragraful 11.2 (b) [26 ] ) (de exemplu, aparate de respirație cu furtun). În absența indicatorilor de sfârșit de viață și a capacității de a calcula durata de viață a filtrelor, această metodă poate ajuta la menținerea lucrătorilor sănătoși în Federația Rusă.
Problemele legate de stabilirea momentului de înlocuire a filtrelor respiratorii au condus la standardele SUA [126] și UE [106] [107] care permit utilizarea numai a aparatelor respiratorii pentru poluarea imediată a aerului care pune viața în pericol .
Datorită scurgerii de aer nefiltrat prin golurile dintre mască și față, eficiența unui respirator cu filtrare poate fi semnificativ mai scăzută decât gradul de purificare a aerului prin filtrele măștii de gaz. Consultați Testarea pe teren a aparatului de respirație și Așteptările aparatului respirator pentru detalii .
