防毒面具
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正確發(fā)揮活性炭在防毒面具中的作用
隨著工業(yè)化程度的不斷提高，化學工業(yè)的飛速發(fā)展，由此產(chǎn)生的各種危害也日益增多，這些危害不僅對環(huán)境造成污染，也對人類自身的健康造成影響，特別對在有污染物排放的企業(yè)工作的勞動者，他們是污染的直接受害者，如不進行安全的個體防護，最終會導致各種職業(yè)病，甚至有生命危險．為了預防控制職業(yè)病，保護勞動者的健康，我國在2002-5-1日開始實施《中華人民共和國職業(yè)病防治法》，這是我國開展勞動保護工作的重要法律依據(jù)，其中法定的職業(yè)病中有80％與呼吸系統(tǒng)有關，那么可見呼吸系統(tǒng)的防護是個體防護裝備的重點。
過濾式防毒面具是一種在不缺氧（即含氧量大于18％）的環(huán)境下佩戴的呼吸防護用品，其作用是將染毒的氣體、放射性灰塵及細菌、病毒等過濾，使配戴者呼吸凈化后的空氣，而濾毒罐（盒）作為過濾元件是過濾式防毒面具的重要組成部分，起過濾作用的裝填層是由顆顆料狀的活性炭或浸漬活性炭組成，它依靠活性炭的物理吸附和浸漬活性炭的化學吸附以及催化吸附濾除各種有毒氣體。
2活性炭的性質
活性炭是以優(yōu)質煤或果殼為原料，經(jīng)過加工成型、炭化、活化等工藝過程制成的一種多孔性的主要含碳、含少量氫和氧等元素的物質，具有一定的機械強度和高度發(fā)達的孔隙結構及巨大的比表面積（每一克活性炭就有幾百平方米的表面積），因而具有極強的吸附能力，包括了物理吸附、化學吸附和催化吸附等，在各行業(yè)中獲得了廣泛的應用：如用于脫色、脫臭、脫硫、脫苯……。在個體防護中利用活性炭的這一特點，針對不同類型的毒氣，生產(chǎn)了各種顆?；钚蕴亢徒n活性炭，作為工業(yè)防毒面具的裝填層。
由于原材料和制造工藝不同，活性炭的孔隙系統(tǒng)呈多分散分布，包含微孔、中孔、大孔，孔徑分別為，＜20?、20?~2000?、＞2000?，微孔的大小與分子尺寸相當，而大孔則能用普通光學顯微鏡觀察到，正是這種寬大的孔隙分布使得活性炭能吸附各種不同大小的分子，無顯著的選擇性，也就是受干擾的因素很多。它的化學組成（主要含碳）決定了它的表面呈非極性特征。因而，活性炭的吸隊特性可以顯示出極其復雜的多樣性，而且有一些特性是區(qū)別于其它類型的吸附劑。
活性炭的吸附容量越大，炭層的厚度越厚，防護時間就越長，反之，毒氣濃度越大，氣流比速越大，防護時間就越短，但上式卻沒有提及濕度等對防護時間的影響，對這些因素的影響，一般使用者也缺乏足夠的了解和應有的重視，下面采用三組3號濾毒盒（即利用活性炭的物理吸附凈化有機氣體并與過濾式防毒面具配套）為樣品，進行不同毒氣濃度、空氣濕度和試驗氣流量時的防護時間測定，以明確這些因素的綜合影響。
3影響活性炭吸附性能的幾個因素
3.1 毒氣濃度的影響
參照GB/T2892-1995《過濾式防毒面具濾毒罐性能試驗方法》和ＧＢ/T7702.10—1997《煤質顆粒活性炭試驗方法 防護時間的測定》的測定方法。用ＤＸ—1型動態(tài)吸附分析裝置，在溫度為20℃，空氣相對濕度為50％±3％，通過濾毒盒的試驗氣流量為（30±0.3）L/min的試驗條件下，將含有一定苯蒸氣的混合空氣不斷的通過濾毒盒，從通入毒氣開始計時，至毒氣透過濾毒盒，且濃度達到規(guī)定值（用2％的N<SUB>a</SUB>NO<SUB>2</SUB>硫酸溶液為指示劑），這段時間間隔為該濾毒盒對苯蒸氣的防護時間；而苯蒸氣的濃度則是根據(jù)防護時間內(nèi)舟形瓶中苯的減少量及試驗氣流量計算得出，濃度的大小則通過控制流量計的液柱高度來實現(xiàn)；將第一組樣品，測定在不同濃度苯蒸氣中的防護時間，得出如下結果，見表1，為便于比較，將所測得的防護時間通過下式換算為標準濃度（對于3號濾毒盒的標準濃度為5.0mg/L）下的防護時間，即標準防護時間。
t標準＝t實測?C實測/C標準
（2）式中： t標準——濾毒罐（盒）的標準防護時間，min
t實測——試驗濃度下的防護時間，minC實測——試驗毒氣的濃度，mg/L，C標準——規(guī)定的標準濃度，mg/L
這是對麥克林伯格方程的一個充分驗證，在其它試驗條件相同的情況下，苯濃度不同，防護時間絕對是有差異的，活性炭是一種表面能量分布不均勻的吸附劑，它對低濃度的蒸汽或分子有較強的吸附能力，所以苯蒸氣濃度低，防護時間就長；苯蒸氣濃度高，防護時間就短；即濾毒盒的防護時間的長短，與所處的工作環(huán)境有很大的關系，工作環(huán)境中污染物的濃度低，則防毒面可佩戴的時間就長，否則可佩戴的時間就短。所以使用者在佩戴時，最好要明確所處的工作環(huán)境中毒氣濃度是多大；另外是否還有其它影響防護時間的組分，因活性炭能吸附各種不同大小的分子，吸附時無顯著的選擇性，也能估計所佩戴的濾毒盒可以佩戴的時間有多長，才能保證防毒面具的有效防護。
3.2 空氣濕度的影響
將第二組3號濾毒盒去掉密封包裝，暴露在相對濕度為72％～80％的潮濕空氣中，在不同時間后，同試驗一的試驗裝置和試驗條件下測試防護時間。
樣品在潮濕的空氣中暴露的時間越長，防護時間就越短，而且從盒的增重也能看出，暴露的時間越長，增重越大，防護時間的下降也更為明顯，此試驗受條件限制，暴露的時間不夠長，如能在潮濕的空氣中暴露的時間加長，結果會更明顯。
曾經(jīng)有一個企業(yè)的產(chǎn)品原來質量一直較好，可有一次樣品委托檢驗后，標準防護時間只有15min,而GB2890—1995中規(guī)定，3號濾毒盒的標準防護時間須達到45min,才能合格，為了分析原因，我們將同一批濾毒盒中的活性炭取出，置于烘箱中烘干4h，取出并冷卻，然后重新裝入濾毒盒，烘干前后的重量分別為98克和84克（都包括盒體），差值達到14克，說明活性炭已附了空氣中的潮氣和其它氣體，使吸附容量大大降低，導致防護時間大大縮短，但經(jīng)過烘干處理后的同一批濾毒盒的標準防護時間又提高到了70min，由此可見濕度的影響程度很大。對此，提醒生產(chǎn)者對于活性炭產(chǎn)品一定注意要有密性包裝；而對使用者則應注意使用活性炭產(chǎn)品時，只有包裝完好、且在有效期內(nèi)的產(chǎn)品，才能放心使用；否則寧可舍棄，也要保證個體防護的有效性。并且在夏季或潮濕的環(huán)境中使用該產(chǎn)品時，防護時間也會相應減少。
需要說明的是，這里討論的影響規(guī)律是指以活性炭的物理吸附為基礎得出的，它吸附的對象是低沸點、易揮發(fā)的有機氣體。而對于其它的吸附機理，可能有不同的規(guī)律，使用時要注意區(qū)別對待。
3.3 試驗氣流量的影響
GB2890——1995《過濾式防毒面具通用技術條件》中規(guī)定的試驗氣流量是（30±0.3）L/min，這是依據(jù)人的平均呼吸量而定的；而實際工作時，每人的呼吸量會因人的肺活量和工作強度不同而不同，可從20L/min（靜態(tài)）變化到150L/min(劇烈運動狀態(tài))，變化范圍不是較大；為了觀察呼吸量大小對防護時間的影響，對第三組3號濾毒盒做了如下試驗，在溫度、空氣相對濕度、苯濃度等其它試驗條件基本不變，試驗過程同試驗一的情況下，提高試驗時氣體的流量，測試防護時間。
從上面的結果可看出，試驗氣流量與防護時間是成反比的，即流量越大，防護時間越短；因為活性炭的吸附容量是一定的，也就是說，佩戴了裝有活性炭的防護用品，其實際的防護時間會隨每個人的肺活量和勞動強度不同而有很大差異；所以對同樣的防護用品，其實際的防護時間不僅要考慮環(huán)境的影響，還要考慮每個人身體狀況的差異和工種的不同。對肺活量大的人和從事勞動強度大的工種的用戶，所佩戴的防護用品，其有效的防護時間比其他人肯定會少。
4以上試驗是依據(jù)標準在規(guī)定的實驗室條件下（如有限定的溫度、濕度、氣體流量等），而且是用單一有害氣體做代表物，得出的結論，那么面對實際的作業(yè)環(huán)境，情況比較復雜，首先是溫度、濕度不恒定，且每個人的呼吸量有差異，特別是環(huán)境中污染物組成不是單一的，加上過濾元件的制備和裝填過程能否保持一致，而且現(xiàn)在又沒有有效的指示防護失效的方法，給使用者帶來安全隱患。而從上述試驗的結果分析，了解了濃度、空氣濕度和試驗氣流量對活性炭防護時間的影響，這些因素對防毒面具能否起到有效的作用是非常關鍵的，綜合考慮以上因素，為了有效利用活性炭的特性，保證防毒面具的正確使用，應注意以下幾點：
4.1對生產(chǎn)個體防護用品的企業(yè)，要嚴格控制活性炭的制備條件和裝填工序，保證產(chǎn)品的質量，對產(chǎn)品要有密封包裝，并注意標明各種標識（防護對象及標準防護時間、生產(chǎn)日期、有效期限、使用說明、注意事項等）保證用戶安全、正確的使用；
4.2 對使用個體防護用品的工業(yè)部門，首先是要保證提供合格的產(chǎn)品，有關部門對作業(yè)環(huán)境中污染物要進行定性和定量的檢測，對使用者進行必要的職業(yè)衛(wèi)生培訓，并對每個人進行肺活量制定，對勞動強度不同的工種要區(qū)別對待，以便能用標示的標準防護時間和實際的濃度用公式（2）估算實際環(huán)境下的防護時間，可以讓使用者做到心中有數(shù)，這樣即能提高活性炭的利用率，又能保證安全防護；
4.3對防護品需注意合適的貯存條件，對防毒面具注意經(jīng)常性維護、保養(yǎng)，對濾毒盒要定期檢查、更換或報廢，確保它們處于正常狀態(tài)，對含活性炭的產(chǎn)品，一定要密封保存好，保證活性炭的有效性，使作業(yè)者能夠佩戴合格的、并能正確使用的防毒面具，使個體防護用品在預防職業(yè)病中和保證安全生產(chǎn)中發(fā)揮更大的作用。
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