12.2.2 Защитные свойства фильтрующих материалов от паров тх

Количественной характеристикой защитных свойств фильтрующих материалов от паров ТХ является время защитного действия.

Время защитного действия – это время от начала воздействия ТХ на одну сторону материала (комплекта) до момента появления на другой его стороне паров ТХ в количестве, соответствующем пороговой токсодозе.

Действующая токсодоза – это произведение величины времени защитного действия на концентрацию пара ТХ в окружающем воздухе (ядре потока), которая имела место в течение времени защитного действия.

Время защитного действия фильтрующих материалов зависит от следующих основных факторов: типа защитной пропитки и содержания сорбента на материале, скорости хемосорбции, концентрации паров ТХ в воздухе, условий подвода паров ТХ к защитному фильтрующему материалу и температуры.

Сравнительная оценка защитных свойств типовых фильтрующих материалов, применявшихся и применяемых в СИЗК, показывает, что наиболее высокие показатели достигаются при использовании материалов с адсорбционным принципом поглощения ТХ.

Количественная зависимость времени защитного действия от скорости хемосорбции, концентрации паров ТХ в воздухе и условий подвода характеризуется уравнением Инденбаума, которое он получил для хемосорбционных материалов, в соответствии с рассмотренным выше механизмом подвода и проникания паров ТХ сквозь ткани.

Приближенное уравнение для расчета времени защитного действия хемосорбционных (12.1) и адсорбционных (12.2) материалов имеет вид

, (12.1)

, (12.2)

где Θ – время защитного действия, с;

Q_ПОР – пороговая токсодоза ТХ, г/м²;

С₀ – концентрация пара ТХ в воздухе, г/м³;

 – хемосорбционный критерий, характеризующий сродство и скорость

взаимодействия ТХ с хемосорбентом, ;

 – толщина ткани, м;

_Д – коэффициент массоотдачи в условиях конвективного

массообмена, м/с;

D_П – коэффициент диффузии паров ТХ в ткани с учетом

извилистости и эффективного сечения пор, м²/с;

α – коэффициент абсорбции, м³кг;

λ – скорость хемосорбции, с^-1;

D_э – эффективный коэффициент диффузии ТХ в ткани с

сорбентом, м²/с.

Эти уравнения получаются в результате решения системы уравнений (первого и второго законов диффузии) применительно к условиям диффузии паров через фильтрующие материалы. Они позволяют оценить характер влияния различных факторов на время защитного действия и на основе анализа выявить возможные пути повышения защитных свойств.

Анализ количественной зависимости времени защитного действия от указанных параметров показывает следующее.

Наибольшее влияние на защитные свойства хемосорбционных тканей оказывает хемосорбционный критерий, обусловленный скоростью хемосорбции (химического взаимодействия ТХ с хемосорбентом). Результаты расчетов по уравнению (12.1) для хемосорбционной ткани показывают, что увеличение скорости хемосорбции в 2 раза может приводить к увеличению времени защитного действия в 15 раз. Следовательно, для обеспечения высоких защитных свойств надо подбирать хемосорбенты с большой скоростью хемосорбции. Однако следует иметь в виду, что возрастание скорости хемосорбции всегда сопровождается снижением стабильности хемосорбента в эксплуатации. По этой причине из большого количества хлораминов различного строения практическое применение нашел лишь хлорамин ДГ, у которого достаточно высокая скорость хемосорбции по отношению к иприту и VХ сочетается с удовлетворительной стабильностью в эксплуатации.

Время защитного действия хемосорбционных материалов обратно пропорционально концентрации паров ТХ в воздухе. Следовательно, произведение времени защитного действия на концентрацию пара ТХ в воздухе является постоянной величиной для каждого конкретного типа хемосорбционного материала

(12.3)

Если защитные свойства выражать в действующих токсодозах, то эта характеристика также не зависит от концентрации паров ТХ в воздухе и является постоянной величиной. Эта особенность позволяет по характеристике защитных свойств в действующих токсодозах легко и быстро рассчитать время защитного действия (время безопасной работы личного состава) для СИЗК с хемосорбционным принципом поглощения ТХ при любой концентрации паров. Например, если защитные свойства общевойскового комплексного защитного костюма ОКЗК-М составляют 5 мг·мин/л, то для полевой концентрации иприта 0,01 мг/л время защитного действия будет не менее 500 мин. В реальных условиях эксплуатации время защитного действия будет всегда больше, чем приводимое в справочных данных, так как его оценка в лаборатории осуществляется при постоянной концентрации, что редко бывает в реальных условиях. В полевых условиях при принятых плотностях заражения концентрация несколько меньше и сравнительно быстро уменьшается со временем.

Условия подвода паров ТХ применительно к защите кожи человека определяются в основном скоростью ветра, расположением ткани с сорбентом в комплекте СИЗК. Для ткани с сорбентом, расположенной в верхнем слое, увеличение скорости ветра приводит к некоторому уменьшению времени защитного действия. Для костюма ОКЗК-М, в котором ткань с сорбентом находится в промежуточном слое, изменение скорости ветра в меньшей степени влияет на защитные свойства. Однако такое расположение ткани с сорбентом существенно затрудняет подвод паров ТХ к ткани с сорбентом и соответственно увеличивает защитные свойства комплекта в целом от паров ТХ.

Температура окружающего воздуха оказывает существенное влияние на защитные свойства. При повышении температуры на каждые 10 ºС в интервале температур от 10 до 50 ºС время защитного действия хемосорбционной ткани на основе хлорамина ДГ от иприта уменьшается примерно 1,5 раза.

Толщина материала также оказывает влияние на защитные свойства. Увеличение ее приводит к повышению защитных свойств. Однако ее изменение сопряжено с большими трудностями, так как толщина материалов определяется физико-механическими и санитарно-гигиеническими свойствами одежды и достаточно строго регламентируется.

Расчет времени защитного действия от паров ТХ и АХОВ фильтрующих материалов адсорбционного типа, например углеродной ткани ДСТГ в комплекте защитной фильтрующей одежды (ОЗК-Ф), может быть проведен с использованием математического аппарата, разработанного в рамках ТОЗМ.