РАЗДЕЛ 2
ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ПОЛИПРОПИЛЕНОВЫХ ФИЛЬТРУЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ
ИЗГОТОВЛЕНИЯ СИЗОД
2.1. Обоснование методов и методик исследований
На сегодняшний день волокнистые фильтрующие материалы остаются главной сферой
применения при решении ряда практических задач, к которым относится и защита
производственного персонала. Техническое решение этой задачи осуществляют с
помощью высокоэффективных аэрозольных фильтров, применяемых как в стационарных
установках для очистки воздуха, так и в индивидуальных средствах защиты органов
дыхания.
Характерной особенностью выбранной нами области исследований является то, что
процесс улавливания аэрозольных частиц волокнистыми материалами является очень
сложным и зависит от многих факторов, поэтому до настоящего момента еще не
разработана общая теория фильтрации, которая бы учитывала все влияющие факторы
и оперировала всеми эффектами фильтрации.
Таким образом, все задачи, связанные с разработкой фильтров к СИЗОД, в основном
должны рассматриваться как сложные многофакторные задачи, оптимальное решение
которых возможно только при использовании экспериментально-аналитических
методов.
В теоретических исследованиях в основном затрагивались волокнистые материалы с
более или менее упорядоченным расположением волокон [32]. Для аналитического
определения эффективности волокнистых материалов используют метод
изолированного цилиндра, заключающийся в том, что фильтрующий материал
рассматривают как однородную систему, состоящую из отдельных волокон,
расположенных перпендикулярно потоку на большом расстоянии друг от друга. А так
как поле скоростей вокруг изолированного волокна отличается от поля скоростей
вокруг волокна в фильтре вследствие взаимного влияния соседних волокон, то
практически для всех фильтрующих материалов теоретические зависимости применимы
только с использованием поправочных эмпирических коэффициентов. Поэтому с целью
получения исходного представления о свойствах полипропиленовых фильтрующих
материалов, а также подтверждения и уточнения принятых моделей в работе
применялись экспериментальные исследования по определяемым показателям.
2.1.1. Показатели, определяемые при испытаниях. Оценка качества любых видов
промышленной продукции выполняется по показателям, характеризующим изделие.
Согласно предъявляемым требованиям, которые были установлены систематическими
физиологическими исследованиями, фильтрующие материалы должны обладать: высокой
степенью очистки воздуха в пределах от 99,99 и выше, высокой пылеемкостью (не
менее 200 г/м2), малым сопротивлением (не больше 15 Па), не оказывая вредного
влияния на здоровье человека.
Рассмотрим кратко методики по определению показателей, выбранных для оценки
качества материалов.
2.1.2. Защитные свойства фильтрующих материалов и анализ методов их оценки.
Основным требованием к фильтрующим материалам является обеспечение в течение
всего времени их эксплуатации очистки воздуха от вредных веществ до их
содержания не выше установленных допустимых концентраций.
Основными показателями для оценки качества фильтрующих материалов и фильтров
являются защитная эффективность, коэффициент защиты Кз, который выражает
кратность снижения материалом концентрации вредного вещества и коэффициент
проникания тест-аэрозоля К, выражающий долю дисперсных частиц, проникших через
испытуемое изделие по отношению к количеству частиц, поступивших к изделию
извне.
В практических целях часто пользуются значением К, выраженным в процентах,
которое определяется по экспериментальным данным концентрации аэрозоля до и
после объекта исследования по формуле [40]:
(2.1)
где n – показатель, характеризующий концентрацию дисперсных частиц, проникших
через изделие;
n0 – показатель, характеризующий концентрацию дисперсных частиц, поступающих на
изделие.
По результатам определения коэффициента проникания можно вычислить коэффициент
защиты [40]
. (2.2)
Вторым характерным показателем оценки эффективности фильтрации является
защитная эффективность Э, определяемая по формуле [40]:
. (2.3)
Существует много методов определения защитных свойств фильтрующих материалов,
но в основных чертах они аналогичны и основываются на использовании различных
тест-аэрозолей.
Блок-схема установки для испытаний СИЗОД по нерадиоактивным аэрозолям приведена
на рисунке 2.1.
Установка работает следующим образом. Сжатый воздух подается на генератор, в
котором образуются частички аэрозоля. Далее воздух в виде аэрозоля поступает в
смесительную камеру, где происходит разбавление концентрации аэрозоля чистым
воздухом. После аэрозоль попадает на испытуемое изделие, находящееся в
испытательной камере. С помощью счетчика аэрозольных частиц или фотометра
измеряют концентрацию аэрозоля до и после испытательной камеры. Коэффициент
проникания (К) вычисляют на основании результатов определения концентрации
аэрозоля “до” и “после” испытательной камеры по формуле (2.1).
Рис. 2.1. Блок-схема установки для испытаний СИЗОД по нерадиоактивным аэрозолям
Самое широкое распространение получили методы испытаний СИЗОД, основанные на
использовании следующих аэрозолей: масляного, хлорида натрия, метиленового
голубого, диоктилфталата, уранилового и пылевого. Сущность методов описывается
в работе [41], а их основные параметры и характеристики приведены в таблице
2.1.
На основании приведенных данных можно сделать вывод, что на сегодняшний день
самым точным методом (из известных) является лазерный тест, в котором в
качестве аэрозоля применяется диоктилфталат, а для измерения концентрации
аэрозоля – лазерный спектрометр. Поскольку для измерения вели
- Київ+380960830922