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(xué)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(jìn)行安全的個體防護(hù)，最終會導(dǎo)致各種職業(yè)病，甚至有生命危險．為了預(yù)防控制職業(yè)病，保護(hù)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(hù)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(guān)，那么可見呼吸系統(tǒng)的防護(hù)是個體防護(hù)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(hù)用品，其作用是將染毒的氣體、放射性灰塵及細(xì)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(xué)吸附以及催化吸附濾除各種有毒氣體。
2活性炭的性質(zhì)
活性炭是以優(yōu)質(zhì)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(zhì)，具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和高度發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)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(qiáng)的吸附能力，包括了物理吸附、化學(xué)吸附和催化吸附等，在各行業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用：如用于脫色、脫臭、脫硫、脫苯……。在個體防護(hù)中利用活性炭的這一特點，針對不同類型的毒氣，生產(chǎn)了各種顆粒活性炭和浸漬活性炭，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(dāng)，而大孔則能用普通光學(xué)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(xué)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(fù)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(hù)時間就越長，反之，毒氣濃度越大，氣流比速越大，防護(hù)時間就越短，但上式卻沒有提及濕度等對防護(hù)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(yīng)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(jī)氣體并與過濾式防毒面具配套）為樣品，進(jìn)行不同毒氣濃度、空氣濕度和試驗氣流量時的防護(hù)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(zhì)顆?；钚蕴吭囼灧椒ā》雷o(hù)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(dá)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(hù)時間；而苯蒸氣的濃度則是根據(jù)防護(hù)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(hù)時間，得出如下結(jié)果，見表1，為便于比較，將所測得的防護(hù)時間通過下式換算為標(biāo)準(zhǔn)濃度（對于3號濾毒盒的標(biāo)準(zhǔn)濃度為5.0mg/L）下的防護(hù)時間，即標(biāo)準(zhǔn)防護(hù)時間。
t標(biāo)準(zhǔn)＝t實測?C實測/C標(biāo)準(zhǔn)
（2）式中： t標(biāo)準(zhǔn)——濾毒罐（盒）的標(biāo)準(zhǔn)防護(hù)時間，min
t實測——試驗濃度下的防護(hù)時間，minC實測——試驗毒氣的濃度，mg/L，C標(biāo)準(zhǔn)——規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)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(hù)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(qiáng)的吸附能力，所以苯蒸氣濃度低，防護(hù)時間就長；苯蒸氣濃度高，防護(hù)時間就短；即濾毒盒的防護(hù)時間的長短，與所處的工作環(huán)境有很大的關(guān)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(hù)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(hù)。
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(hù)時間。
樣品在潮濕的空氣中暴露的時間越長，防護(hù)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(hù)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(jié)果會更明顯。
曾經(jīng)有一個企業(yè)的產(chǎn)品原來質(zhì)量一直較好，可有一次樣品委托檢驗后，標(biāo)準(zhǔn)防護(hù)時間只有15min,而GB2890—1995中規(guī)定，3號濾毒盒的標(biāo)準(zhǔn)防護(hù)時間須達(dá)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(dá)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(dǎo)致防護(hù)時間大大縮短，但經(jīng)過烘干處理后的同一批濾毒盒的標(biāo)準(zhǔn)防護(hù)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(yīng)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(hù)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(hù)時間也會相應(yīng)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(chǔ)得出的，它吸附的對象是低沸點、易揮發(fā)的有機(jī)氣體。而對于其它的吸附機(jī)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(shù)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(qiáng)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(hù)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(hù)時間。
從上面的結(jié)果可看出，試驗氣流量與防護(hù)時間是成反比的，即流量越大，防護(hù)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(hù)用品，其實際的防護(hù)時間會隨每個人的肺活量和勞動強(qiáng)度不同而有很大差異；所以對同樣的防護(hù)用品，其實際的防護(hù)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(qiáng)度大的工種的用戶，所佩戴的防護(hù)用品，其有效的防護(hù)時間比其他人肯定會少。
4以上試驗是依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)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(jié)論，那么面對實際的作業(yè)環(huán)境，情況比較復(fù)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(hù)失效的方法，給使用者帶來安全隱患。而從上述試驗的結(jié)果分析，了解了濃度、空氣濕度和試驗氣流量對活性炭防護(hù)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(guān)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(yīng)注意以下幾點：
4.1對生產(chǎn)個體防護(hù)用品的企業(yè)，要嚴(yán)格控制活性炭的制備條件和裝填工序，保證產(chǎn)品的質(zhì)量，對產(chǎn)品要有密封包裝，并注意標(biāo)明各種標(biāo)識（防護(hù)對象及標(biāo)準(zhǔn)防護(hù)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(hù)用品的工業(yè)部門，首先是要保證提供合格的產(chǎn)品，有關(guān)部門對作業(yè)環(huán)境中污染物要進(jìn)行定性和定量的檢測，對使用者進(jìn)行必要的職業(yè)衛(wèi)生培訓(xùn)，并對每個人進(jìn)行肺活量制定，對勞動強(qiáng)度不同的工種要區(qū)別對待，以便能用標(biāo)示的標(biāo)準(zhǔn)防護(hù)時間和實際的濃度用公式（2）估算實際環(huán)境下的防護(hù)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(hù)；
4.3對防護(hù)品需注意合適的貯存條件，對防毒面具注意經(jīng)常性維護(hù)、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(hù)用品在預(yù)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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