Фильтрующий элемент

Фильтрующий элемент

Реферат

Изобретение предназначено для снаряжения фильтрующе-поглощающих коробок средства индивидуальной защиты органов дыхания от вредных газов, паров и аэрозолей.

Известны фильтрующе-поглощающие коробки (ФПК), снаряженные зернеными специализированными сорбентами, обеспечивающие защиту от индивидуальных вредных веществ или группы веществ сходных по физико-химической природе (см. «Промышленные противогазы и респираторы». Каталог. Черкассы, 1982).

Недостатком таких ФПК является невозможность их использования для защиты от разных групп вредных веществ со значительно различающимися физико-химическими свойствами. Например, шихта (фильтрующий элемент) ФПК, предназначенной для защиты от паров органических веществ, не защищает от аммиака и оксидов азота и т.п. Кроме того, при механических воздействиях проявляется другой недостаток ФПК - вероятность нарушения упаковки зерен сорбентов и снижения времени защитного действия.

Наиболее близким к предложенному фильтрующему элементу по технической сущности и количеству совпадающих признаков является фильтрующий элемент по патенту RU №2027474, содержащий сорбент, скрепленный термопластичным полимером.

Недостатком данного фильтрующего элемента является его неуниверсальность защиты от веществ с различными физико-химическими свойствами. Этот фильтрующий элемент принят за прототип предлагаемого изобретения.

Задача изобретения заключается в создании фильтрующего элемента для снаряжения ФПК, обеспечивающего универсальную защиту от широкого круга вредных веществ со значительно различающимися физико-химическими свойствами.

Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, заключается в повышении защитного ресурса универсальных ФПК.

Указанный технический результат достигается за счет того, что фильтрующий элемент состоит из смеси зерненых сорбентов и полиэтилена при следующем соотношении компонентов (по массе):

углеродный сорбент, содержащий
24,0-28,0% сернокислого никеля,	46-47%
углеродный сорбент, содержащий
23,0-29,0% углекислого калия,	6-7%
активный уголь	11-12%
углеродный сорбент, содержащий 6,0-7,5% меди,
2,0-2,5% хрома и 0,04-0,06% серебра,	11-12%
активный оксид алюминия, содержащий
8,0-9,0% перманганата калия,	12-13%
полиэтилен	11-12%

Отличием предлагаемого изобретения от прототипа является то, что фильтрующий элемент состоит из смеси зерненых сорбентов и полиэтилена при следующем соотношении компонентов (по массе):

углеродный сорбент, содержащий
24,0-28,0% сернокислого никеля,	46-47%
углеродный сорбент, содержащий
23,0-29,0% углекислого калия,	6-7%
активный уголь	11-12%
углеродный сорбент, содержащий 6,0-7,5% меди,
2,0-2,5% хрома и 0,04-0,06% серебра,	11-12%
активный оксид алюминия, содержащий
8,0-9,0% перманганата калия,	12-13%
полиэтилен	11-12%

Использование указанного признака в предлагаемом фильтрующем элементе позволяет обеспечить универсальную защиту от широкого круга вредных веществ с различными физико-химическими свойствами (паров органических веществ, кислых газов, оксидов азота, хлора, аммиака и его органических производных) при значительно повышенном ресурсе ее работы.

Из научно-технической литературы не известны фильтрующие элементы, содержащие заявленные признаки.

В предложенном решении использование указанных признаков приводит к новым свойствам, позволяет получить новые положительные эффекты: универсальность, повышенный защитный ресурс, а также низкие трудовые затраты при изготовлении фильтрующего элемента за счет использования смеси вместо применения нескольких поглощающих слоев.

Фильтрующий элемент изготавливается следующим образом. Берут в заявленном соотношении смесь сорбентов и полимер, загружают в смеситель, например, трубчатого типа. После смешения до однородного состояния смесь помещают в форму, прессуют, затем термообрабатывают в форме при температуре размягчения полиэтилена, охлаждают и извлекают из формы фильтрующий элемент, обладающий низким сопротивлением потоку воздуха, высокими прочностными и сорбционными свойствами.

Использование составляющих фильтрующий элемент сорбентов известно для защиты от индивидуальных вредных веществ:

- углеродного сорбента ПАН-3, содержащего сернокислый никель, - от аммиака;

- углеродного сорбента АДП-3, содержащего углекислый калий, - от сернистого ангидрида (кислых газов);

- активного угля - от паров органических веществ;

- углеродного сорбента, содержащего медь, хром, серебро, - от паров органических веществ и хлора;

- активного оксида алюминия, содержащего перманганат калия, - от оксидов азота.

Анализ информационных материалов и результатов собственных исследований позволил выбрать качественный состав смеси сорбентов фильтрующего элемента, а количественный состав установлен только в результате проведения большого объема экспериментальных исследований.

Проведены экспериментальные исследования опытных образцов фильтрующих элементов, содержащих индивидуальные сорбенты и их смеси различного состава. Обобщенные результаты приведены в таблице.

Как видно из таблицы, суммарная величина времени защитного действия, обеспечиваемая сорбентами индивидуально, по всем вредным веществам существенно ниже, чем обеспечивает смесь тех же сорбентов, взятых в тех же количествах.

В результате испытаний опытных образов установлено, что самыми эффективными в отношении поглощения вредных веществ оказались фильтрующие элементы, состоящие из смеси 46-47% сорбента ПАН-3, 6-7% сорбента АДП-3, 11-12% активного угля, 11-12% сорбента КТ-17, 12-13% сорбента ХСПК-3, 11-12% полиэтилена.

Испытания показали также, что если какого-либо компонента смеси взято меньше, чем заявлено, а другого больше, то изменяется эффективность смеси в отношении одного или двух веществ. Например, при снижении количества сорбента КТ-17 в смеси и увеличении количества ХСПК-3 существенно снижается время защитного действия по оксидам азота, а также по циклогексану. При выходе из заявленного интервала содержания компонентов смеси сорбентов фильтрующего элемента в примерах, приведенных в таблице, наблюдается снижение времени защитного действия снаряженных им фильтрующе-поглощающих коробок ниже требований (60 минут) и ниже времени защитного действия коробок, снаряженных заявленным фильтрующим элементом. Вывод сделан на основании проведенных многочисленных экспериментов.

ТаблицаВремя защитного действия фильтрующих элементов различного состава
Сорбенты	Количество сорбентов и полиэтилена в элементе	Время защитного действия, мин	Примечание
см3	г	%	аммиак 2 мг/дм3	сернистый ангидрид 1 мг/дм3	оксиды азота 0,2 мг/дм3	циклогексан, 3,5 мг/дм3	хлор 0,1 мг/дм3
ПАН-3полиэтилен	7530	353	928	65	0	0	0	0	1. Условия испытаний: испытания фильтрующих элементов проведены при концентрациях вредных веществ 100 ПДК (0,1-2,0 мг/дм3), расходе парогазовоздушной смеси 15 дм3/мин, относительной влажности воздуха 75%, температуре 20°C.
АДП-3полиэтилен	104	52,5	919	0	50	0	0	3
СКТ-6аполиэтилен	3013	82	8020	0	0	0	60	30
КТ-17 полиэтилен	209	91	9010	0	3	0	10	20
ХСПК-3 полиэтилен	209	911	9010	0	50	30	5	10
сум.:	65	103	30	75	63
ПАН-3	75	35	47
АДП-3	10	5	7
СКТ-6а	30	8	11	69	120	65	85	90
КТ-17ХСПК-3	2020	99	1212
полиэтилен	66	8	11						2. Требование к времени защитного действия по всем веществам - 60 минут.
ПАН-3	69	31	46
АДП-3	9	4	6
СКТ-6а	27	8	12	60	110	60	80	80
КТ-17	16	7	11
ХСПК-3	19	9	13						3. Оптимальный объем смеси сорбентов с полиэтиленом составляет 202-220 см3.
полиэтилен	62	8	12
ПАН-3	75	35	47
АДП-3	10	5	7
СКТ-6а	0	8	11	70	120	50	80	80
КТ-17	10	5	6	4. Испытания проведены по контрольным веществам - представителям групп веществ со сходными химическими свойствами.
ХСПК-3	30	14	18
полиэтилен	66	8	11
ПАН-3	75	35	45
АДП-3	10	5	7
СКТ-6а	20	6	8	68	110	60	55	80
КТ-17	30	14	18
ХСПК-3	20	9	12
полиэтилен	66	8	10

Таким образом, предлагаемый фильтрующий элемент при заявленных компонентах смеси сорбентов и их соотношении в смеси обеспечивает повышенный защитный ресурс от широкого круга веществ со значительно различающимися физико-химическими свойствами.

Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение технического результата, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.

Фильтрующий элемент, содержащий сорбент, скрепленный термопластичным полимером, отличающийся тем, что он состоит из смеси сорбентов и полиэтилена при следующем соотношении компонентов, мас.%:

углеродный сорбент, содержащий
24,0-28,0% сернокислого никеля	46-47
углеродный сорбент, содержащий
23,0-29,0% углекислого калия	6-7
активный уголь	11-12
углеродный сорбент, содержащий 6,0-7,5% меди,
2,0-2,5% хрома и 0,04-0,06% серебра	11-12
активный оксид алюминия, содержащий
8,0-9,0% перманганата калия	12-13
полиэтилен	11-12