Шкідливі речовини на робочому місці та методи їх фільтрації

Шкідливі речовини, що знаходяться в повітрі у вигляді аерозолів, можуть складатися з твердих частинок або рідких крапельок, розподілених в повітрі. Такі речовини можуть викликати короткострокові або довгострокові проблеми зі здоров'ям, пошкоджуючи легкі або проникаючи в кровоносну систему. Аерозольні частинки розміром більше 100 мікрон в діаметрі звичайно швидко осідають під дією сили тяжіння і не становлять небезпеки. Однак більш дрібні частинки можуть знаходитися в повітрі досить довго, щоб проникнути з повітрям у респіраторний тракт. Чим менше розмір частинок, тим довше вони знаходяться у повітрі і тим більше ймовірності їх проникнення в органи дихання. Частинки діаметром менше 10 мікрон називаються «Вдихуваним», вони здатні досягати зони газообміну в легенях людини. Аерозолі можуть бути у вигляді пилу, туманів або димів.

пилу

Аерозольна пил утворюється в процесі руйнування твердих матеріалів (наприклад, під час розмелювання або шліфування твердих мінералів), при розсіюванні в повітрі дрібного порошку (робота з цементом, борошном і подібними матеріалами) або від раніше осів пилу.

Деякі пилу можуть брати аерозольний характер у вигляді волокон, наприклад, скловолокно або інші синтетичні волокна. Довжина волокон, по крайней мере, в три рази більше їх ширини і така форма обумовлює специфіку їх осадження в респіраторному тракті.

Тумани

Тумани - Це крихітні крапельки, що формуються в процесі переходу рідини в дисперсне стан, наприклад, під час розбризкування або розпилення. Масляні тумани часто утворюються в процесах різання та шліфування, кислотні тумани присутні при нанесенні гальванічних покриттів, тумани фарб утворюються при фарбуванні розпиленням.

Одна з різновидів пилу і туманів - це мікробіологічна аерозоль. Такі види аерозолів утворюються при проведенні робіт зі зберігання та переробки зернових культур, в текстильній і хлібопекарської промисловості, пивоварінні і т.п. Мікробіологічні аерозолі можуть утворюватися у процесах переробки і утилізації промислових і побутових відходів. У лікарнях та поліклініках віруси і бактерії можуть бути присутніми у повітрі приміщень.

Дими

Дими утворюються в процесах випаровування матеріалів під дією високих температур. Пари швидко охолоджуються і конденсуються, перетворюючись на дуже дрібні частинки діаметром менше 1 мікрона, які вільно розповсюджуються в повітрі. У більшості випадків гарячі частинки реагують з повітрям і формують оксиди. Зварювальні роботи і інші процеси, які створюють пари розплавлених металів, можуть бути джерелами димів. У деяких випадках різні види аерозолів можуть утворюватися при проведенні однієї виробничої операції. Наприклад, зварювання може генерувати металеву пил і дим одночасно.

протиаерозольний фільтри

Як вже згадувалося, частинки діаметром менше 10 мікрон вважаються вдихаємо й цим визначається діапазон ефективного захисту, яку повинен забезпечити фільтруючий елемент.

Коли ми думаємо про фільтр, звичайно, ми представляємо мережу, отвори якої повинні бути менше фільтровану частинок. Фільтр з подібною структурою (прикладом можуть служити ткані матеріали) називається абсолютним, головний принцип його роботи грунтується на просіванні аерозольних частинок. Такі фільтруючі елементи мають високий опір повітряному потоку і швидко забиваються, тому їх використання в респіраторах не практичне.

В світовій практиці, здебільшого, для виготовлення респіраторів застосовуються неабсолютние фільтри. Пори таких фільтрів в кілька разів більше фільтровану частинок і більшу частину обсягу матеріалу фільтра займає повітря. Матеріал складається з безлічі крихітних волокон. Молекулярні сили достатньо сильні, щоб утримати частинку, вдарившись об волокно - беручи до уваги маленькі розміри аерозольних частинок, практично будь-яка перешкода на її шляху, є «Липкою».

Сучасні технології дозволяють створювати фільтруючі матеріали, ефективність яких порівнянна з абсолютними фільтрами, при дуже низькому показнику опору повітряному потоку.

Механізми фільтрації

Основні механізми фільтрації враховують поведінку аерозольних частинок у повітряних потоках. Щоб дещо спростити процес розуміння різних фільтруючих механізмів, уявіть собі волокно, розташоване перпендикулярно до рухаються повітряних потоків, як це показано на нижченаведених малюнках. Можна використати наступну аналогію: повітряні потоки - це смуги швидкісний траси, а перпендикулярно смугах знаходиться перешкода, яка виходить за межі своєї смуги.

Метод перехоплення - єдиний механізм, при якому частинки не відхиляються від, несучих їх повітряних потоків. У міру того, як повітряні потоки наближаються до волокна, відбувається їхній поділ і компресія з подальшим відновленням після проходження волокна. Якщо частинка, що рухається по таким повітряним потокам, наближається до поверхні волокна на відстань її радіуса, частинка спіймана. Чим більше розмір частинки, тим більша ймовірність її затримання. Використовуючи автомобільну тематику, можна це описати таким чином: вантажівка, що везе негабаритний вантаж, намагається змінити смугу, але його широкий вантаж чіпляє перешкоду.

При різкій зміні повітряного потоку, частинка з достатньою величиною інертності перестає слідувати за повітряним потоком і вдаряється в волокно. Інертність аерозольної частинки залежить від її розміру, щільності, конфігурації і швидкості руху. Тяжко навантажений вантажівка мчить до перешкоди з дуже великою швидкістю. Сила інерції змусить вантажівка вдаритися об перешкоду. У той же час легкові автомобілі без зусиль обходять перешкоду.

Метод розсіювання працює при фільтрації маленьких і легких частинок. Маленькі частинки знаходяться в постійному русі і можуть хаотично міняти повітряні потоки. У міру наближення до волокну зростає активність розсіювання і зростає ймовірність дотику до волокна. Аналогія з практики автомобільного транспорту: п'яний водій рухається в одному напрямку, але періодично переходить з однієї смуги на іншу. Його шанси зустрітися з перешкодою сильно зростають.

Механічні фільтри

Описані вище механізми властиві всім протиаерозольний фільтрів, а фільтруючі матеріали, що працюють тільки на цих принципах, називаються «механічними». Ефективність роботи такого фільтра залежить від кількості наявних волокон для уловлювання аерозольних частинок з проходить повітря. На жаль, чим більше волокон в матеріалі, тим важче повітряному потоку пройти через них. Таким чином, високоефективні механічні фільтри мають високу опір повітряному потоку ( «опір диханню»).

Електростатичні фільтри

Ефективність фільтруючого матеріалу може бути збільшена за допомогою застосування ПОСТІЙНОГО Електростатичного заряду волокон. У механічних фільтрах використовується енергія самих аерозольних частинок для їх фільтрації. Електростатичні сили заряджених волокон примушують частинки відхилятися від їх повітряних потоків і притягають їх до волокон. Електростатичний заряд дозволяє використовувати менше фільтруючого матеріалу для досягнення того ж рівня ефективності, що і у еквівалентного механічного фільтра. Що позначається на рівні опору диханню.

Ефективність фільтрації в залежності від розміру часток

Діаграма нижче показує вплив різних механізмів фільтрації на затримуванні частинок різних розмірів. Це може здатися дивним, але ефективність фільтрації (відсоток затриманих частинок) не падає зі зменшенням розміру аерозольних частинок. Усе пояснюється тим, що метод розсіювання працює дуже ефективно при фільтрації часток розміром менше 0.1 мікрон. Для перевірки ефективності роботи фільтруючого матеріалу Європейські стандарти використовують пил хлориду натрію. Проведені випробування показують, що при використанні хлориду натрію ефективність фільтру буде найнижчою для частинок з діаметром 0.6 мікрон. Такий розмір часток має найбільше значення «проникаючої здатності», цей показник може злегка варіюватися при використанні інших матеріалів. Що Щодо застосування респіраторів в робочих умовах, то, звичайно, розмір аерозольної пилу декілька вище.

Необхідно ще зазначити, що відповідно до Європейських стандартів ефективність респіраторів перевіряється за допомогою часток з найбільшою проникаючою здатністю. Тобто, випробування проводяться при найгірших можливих умовах. Більш дрібні або великі частинки будуть фільтруватися ще з більшою ефективністю.

Висновок

Ми розглянули різні механізми фільтрації, щоб краще розуміти способи захисту від шкідливих аерозолів, присутніх на виробництві. Зауважте, що ми говорили тільки про захист від аерозолів. Механізми фільтрації газів і пар абсолютно інші і, якщо у Вас на виробництві присутні гази або пари, то необхідно використовувати відповідний сорбент (активоване вугілля).

Необхідно пам'ятати, що ефективність роботи фільтруючого матеріалу - це тільки один з елементів, що впливають на рівень захисту Вашого респіратора. Питання конструкції респіратора ще складніше. Тут мають значення такі фактори, як простота в використанні й обслуговуванні, прилягання по лінії обтюрації, рівень комфорту і інші. Крім того, використання респіратора протягом всього часу перебування в забрудненій зоні має першорядне значення. У наступній статті з цієї серії ми розглянемо питання комфорту і як це співвідноситься з рівнем захисту, який дає Ваш респіратор.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.respirator.com.ua/