РХБЗ. Занятие 2 Теоретические основы защиты органов дыхания и кожи
 Скачать 3.7 Mb.
|
|
Тема № 3: «Средства и способы радиационной, химической и биологической защиты» Занятие № 2: « Теоретические основы защиты органов дыхания и кожи » Дисциплина 23/6 « Радиационная, химическая и биологическая защита » Учебные вопросы 1. Теоретические основы защиты органов дыхания средствами фильтрующего типа. 2. Теоретические основы защиты органов дыхания средствами изолирующего типа. 3. Теоретические основы защиты кожи. Литература 1. Средства индивидуальной защиты органов дыхания фильтрующего типа. Учебное пособие. Часть 1. - Химки: АГЗ, 2009. (инв. № 2305 к). 2. Средства индивидуальной защиты органов дыхания изолирующего типа. Учебное пособие. Часть 2. - Химки: АГЗ, 2009. (инв. № 2322 к). 3. Средства индивидуальной защиты кожи. Учебное пособие. Часть 3. – Химки: АГЗ, 2009. (инв. № 2321 к). Средства индивидуальной защиты органов дыхания ( СИЗОД ) – предназначены для защиты органов дыхания, лица, глаз от аэрозолей, паров (газов) ОХВ, РВ, ОБВ Противогазы Респираторы Самоспасатели Фильтрующие Изолирующие по принципу защитного действия СИЗК Средства индивидуальной защиты ( СИЗ ) - предмет или группа предметов, предназначенных для защиты человека или животного от радиоактивных, опасных химических и биологических веществ и светового излучения ядерного взрыва (ГОСТ Р 22.0.02-94. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Термины и определения основных понятий) 1 учебный вопрос Теоретические основы защиты органов дыхания средствами фильтрующего типа. Фильтрующий противогаз Лицевая часть Фильтрующе- поглощающая система Изоляция подмасочного пространства Герметизация подмасочного пространства Фильтрация аэрозолей Сорбция паров (газов) Принципы защиты Составные части противогаза От чего защищает Элементы конструкции (узлы) Материал Показатели защитных свойств Лицевая часть Капли вредных веществ Герметизирующий корпус Воздухонепроницаемые материалы: резины из натурального и синтетического каучука Время защитного действия по каплям, t з , ч 1. Изоляция подмасочного пространства Основные случаи проникания ОХВ сквозь материал Время защитного действия по каплям t з – время от момента заражения каплями опасных химических веществ внешней стороны материала до момента появления на его тыльной стороне предельно- допустимой концентрации паров вещества. ВЗД зависит от: толщины материала; токсичности ОХВ; коэффициента диффузии вещества в полимере; предельной концентрации вещества в полимере (предельного набухания). Дефекты материала Химическое взаимодействие материала с веществом Диффузия вещества в полимере 2. Герметизация подмасочного пространства Составные части противогаза От чего защищает Элементы конструкции (узлы) Материал Показатели защитных свойств Лицевая часть Вредные вещества: пар, газ, аэрозоль Обтюратор, клапаны выдоха Эластичные материалы: резины из натурального и синтетического каучука Коэффициент подсоса К п , %; Полоса обтюрации: 1 – лицевой части противогаза; 2 – респиратора В исправном и правильно собранном ФП поступление зараженного воздуха непосредственно в подмасочное пространство возможно только по полосе обтюрации и клапанам выдоха на фазе вдоха, минуя коробку противогаза. Такое проникание паров, газов и аэрозолей ОХВ в подмасочное пространство называют подсосом . Полоса обтюрации - полоса плотного прилегания герметизирующего корпуса к лицу человека. Полоса обтюрации представляет собой замкнутый контур и проходит по лбу, вискам, скулам, щекам и подбородку. % 100 НАР ПОДМ П С С К С подм - концентрация паров (газов) и аэрозолей вредного вещества, поступившего в подмасочное пространство по полосе обтюрации и клапанам выдоха С нар - концентрация паров (газов) и аэрозолей этого же вредного вещества в наружном зараженном воздухе 1 2 Схема фильтрующе-поглощающей коробки 1 – противоаэрозольный фильтр 2 - шихта 3. Фильтрация аэрозолей Аэрозоли – это дисперсные системы, представляющие собой взвешенные в воздухе (или газе) частицы твердых или жидких веществ Для очистки воздуха от аэрозолей в СИЗОД обычно используется фильтрация – сложный процесс осаждения аэрозольных частиц при их прохождении через волокнистые материалы. Составные части противогаза От чего защищает Элементы конструкции (узлы) Материал Показатели защитных свойств Фильтрую- ще-погло- щающая система Аэрозоль Противоаэ- розольный фильтр (ПАФ) Многокомпонентные волокнистые фильтрующие материалы Коэффициент проницаемости К пр , % Аэродинамическое сопротивление Δ Р , мм. вод. ст. или Па L C 0 ФМ C П V V Процесс фильтрации аэрозолей состоит из двух этапов: Удержание частиц на их поверхности Приближение частиц к волокнам Структура двухкомпонентного фильтрующего материала: 1 – волокна целлюлозы, 2 – асбестовые волокна В состав двухкомпонентного фильтрующего материала входят относительно толстые (10 - 20 мкм) волокна целлюлозы или стекловолокна. По массе они составляют 90 - 95 %, оставшуюся долю (5 - 10 %) составляет волокна асбеста, ультратонкое стекловолокно или полимерные волокна, толщина которых не превышает 1 мкм. Основными характеристиками фильтрующих материалов являются коэффициент проницаемости К пр и аэродинамическое сопротивление Δ Р . Коэффициент проницаемости К пр - отношение концентрации аэрозоля за фильтрующим материалом (С п ) к концентрации аэрозоля (С 0 ) до него. % 100 0 С С К п пр Аэродинамическое сопротивление определяется как разность давлений воздушного потока перед фильтрующим материалом и после него. Оно определяется в единицах давления (мм вод ст., Па ) и характеризует сопротивление, оказываемое ФМ движению воздушного потока. Значения коэффициента проницаемости К пр и аэродинамического сопротивления Δ Р определяются рядом факторов: - толщиной и плотностью фильтрующего материала; - диаметром и составом волокон ФМ; - температурой и влажностью воздушного потока; - скоростью воздушного потока; - свойствами аэрозолей (дисперсностью, агрегатным состоянием и формой частиц); - электростатическими свойствами. 4. Сорбция паров (газов) Составные части противогаза От чего защищает Элементы конструкции (узлы) Материал Показатели защитных свойств Фильтрую- ще-погло- щающая система Пар (газ) ОХВ, РВ, ОБВ Поглощающий слой (шихта) Зерненные (гранулированные) сорбенты Время защитного действия по парам (газам), t з , мин. Динамическая активность по парам, m, г Сорбция – поглощение газообразных или растворенных веществ сорбентами – твердыми телами или жидкостями сорбция физическая сорбция хемосорбция каталитическая сорбция Этот принцип реализуется в поглощающем слое, иначе называемом шихтой. сорбция физическая сорбция хемосорбция каталитическая сорбция Под физической адсорбцией понимается процесс уплотнения молекул пара или газа ОХВ на поверхности твердого тела или в объеме его микропор. макропора (транспорт) мезопора (конденсация) микропора (сжижение) воздух твердое тело с «развитой» поверхностью При химической сорбции и при катализе на поверхности твердого тела в результате химического взаимодействия происходит образование менее токсичных продуктов реакции Например, синильная кислота плохо адсорбируется активированным углем. Однако при наличии в шихте окислов меди происходит процесс хемосорбции: 2HCN + CuO Cu(CN) 2 + H 2 O Образующийся цианид меди под действием влаги и кислорода воздуха разлагается, снова образуя окислы меди : Cu(CN) 2 + H 2 O + O 2 CuO + 2HOCN Образующаяся при этом циановая кислота полимеризуется в циануровую кислоту (нетоксична). Время защитного действия – это время от момента поступления паров (газов) вредных веществ в поглощающий слой до момента появления за слоем (для противогаза – в подмасочном пространстве лицевой части) вредного вещества в предельно-допустимой концентрации Динамическая активность - масса паров (газов) вредных веществ, поглощённая в коробке за время защитного действия , 0 з t V C m где: m – динамическая активность коробки (г); С о – концентрация паров (газов) вредной примеси (г/л); V – объем легочной вентиляции (л/мин); t з – время защитного действия (мин). Академик Николай Дмитриевич Зелинский 2 учебный вопрос Теоретические основы защиты органов дыхания средствами изолирующего типа. Изолирующий противогаз Лицевая часть Система, обеспечивающая дыхание без использования окружающего воздуха Изоляция подмасочного пространства Герметизация подмасочного пространства Регенерация дыхательной смеси Сжатый кислород Сжатый воздух Изолирующий противогаз - это специальный аппарат, предназначенный для защиты органов дыхания, лица и глаз человека при изоляции их от окружающей атмосферы. Принципы защиты СОВРЕМЕННЫЕ СИЗОД ИЗОЛИРУЮЩЕГО ТИПА ИП-5 ИП-4М КИП-8 АП-96 ИП-4 ПШ-1 Изолирующие СИЗОД применяются в тех условиях, в которых не может быть применен фильтрующий противогаз: - при недостатке или отсутствии кислорода в воздухе (менее 18 %); - в воздухе содержаться вещества, защита от которых не предусмотрена инструкцией по эксплуатации ФП; - при высокой концентрации вредных примесей; - при неизвестном составе заражения окружающего воздуха; - при работе под водой. Действие ИДА может быть основано на использовании: - сжатого кислорода; - сжатого воздуха; - химически связанного кислорода, так для обеспечения дыхания человека в таком противогазе имеется постоянный запас воздуха, состав которого в процессе дыхания регенерируется - пополняется кислородом и одновременно очищается от углекислого газа и паров воды. 1 – лицевая часть; 2 – регенеративный патрон; 3 – дыхательный мешок; 4 – клапан избыточного давления; 5 – пусковое устройство; 6 – пусковой брикет. Принципиальная схема изолирующего противогаза ИП-4: Характеристики окружающей среды Принципы Материалы Составные части, элементы конструкции Показатели защитных свойств 1. Недостаточное содержание кислорода, менее 18 % (по объёму) 2. Концентрация вредных веществ превышает максимальное значение, предусмотренные инструкцией по эксплуатации фильтрующих противогазов 3. В воздухе содержаться вещества, защита от которых не предусматривается указаниями по эксплуатации фильтрующих противогазов. 4. Отсутствие информации (неизвестные условия) Изоляция замкнутой дыхательной системы «органы дыхания человека – аппарат» от окружающей среды Воздухонепроницае- мые материалы: резины из НК и СК; прорезиненные ткани Герметизирующий корпус, дыхательный мешок Время защитного действия по каплям t з , ч Герметизация замкнутой дыхательной системы «органы дыхания человека – аппарат» от окружающей среды Эластичные материалы; резины из НК и СК; бутилкаучук, эластичные пластмассы Обтюратор, клапан избыточного давления Коэффициент подсоса К п , % Создание запаса кислорода Регенеративные (кислородосодержа- щие) продукты Регенеративный патрон Время работы при различных физических нагрузках t раб , ч Регенерация дыхательной смеси Концентрация кислорода, Со 2 , % Концентрация углекислого газа, Ссо 2 , % Принципы, используемые в изолирующем дыхательном аппарате на химически связанном кислороде В результате химического взаимодействия с углекислым газом и водой каждые 100 г регенеративного продукта выделяют около 20 л кислорода (в молекулярном газообразном состоянии). Если принять, что регенеративного продукта в патроне находится около 1 кг, то при полной отработке продукта выделяется до 200 л кислорода – из этого запаса непосредственно на дыхание используются от 50% до 70%. При легкой нагрузке через клапан избыточного давления сбрасывается около половины выделяющего кислорода. С увеличением нагрузки степень использования выделяющегося кислорода возрастает. В зависимости от физической нагрузки человека требуется от 0,3 до 3,0 л кислорода в минуту. Для примера оценим продолжительность работы в ИДА при среднем уровне физических нагрузок. Если принять, что: , 200 2 л V O % 60 / 2 , 2 мин л V O Тогда 60 2 6 , 0 200 , 2 2 мин V V t O O раб Объемная доля углекислого газа во вдыхаемой ГДС не должна превышать 1,5% (в случае аппаратов для проведения аварийных работ). Объемная доля кислорода во вдыхаемой ГДС должна быть не менее 21 %. СОЗДАНИЕ ЗАПАСА КИСЛОРОДА Запас О 2 в аппарате составляет Потребность человека в кислороде Степень использования выделившегося кислорода В настоящее время в изолирующих противогазах Основой кислородсодержащего продукта являются надпероксиды щелочных металлов: калия и натрия или их смесей. КО 2 – 83%, СаО – 15%, асбест – 2%. Регенерация дыхательной смеси 2KO 2 + CO 2 K 2 CO 3 + 3/2O 2 +180 кДж 2KO 2 + H 2 O 2KOH + 3/2O 2 +39 кДж Основные реакции, протекающие в процессе работы регенеративного патрона : Состав препарата Б-2и NaO 2 70,6%; Na 2 O 2 – 11,0%; NaOH – 3,0%; Na 2 CO 3 – 0,4%; Ca(OH) 2 – 15,0% Регенеративный патрон на основе КО2 имеет следующий состав: Известковый поглотитель диоксида углерода ХПИ по ГОСТ 6755-88: NaOH от массы сухого вещества – около 4%; H 2 O от общей массы – 16-21%; СО 2 от общей массы – не более 4%; Са(ОН) 2 основное вещество – остальное. Сa(OH) 2 + CO 2 CaCO 3 + H 2 O+Q 3 учебный вопрос Теоретические основы защиты кожи. По типу защитных материалов, из которых изготавливаются средства индивидуальной защиты кожи, различают изолирующие и фильтрующие СИЗК . СИЗК, предназначенные для всего личного состава вооруженных сил обеспечивающие защиту от отравляющих веществ в полевых условиях, называют общевойсковыми . СИЗК, используемые при выполнении отдельных видов работ, связанных с повышенной опасностью поражения человека, относят к специальной защитной одежде . Общевойсковой фильтрующий комплекс СИЗ Принят на снабжение приказом МО РФ от 15.02.2000г. ОБЩЕВОЙСКОВЫЕ СИЗК ФИЛЬТРУЮЩЕГО ТИПА ОКЗК-Д ОКЗК-М КЗС СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ КОЖИ ИЗОЛИРУЮЩЕГО ТИПА ОЗК КЗП Л-1 КИХ-4 В качестве материалов, из которых изготавливают СИЗК изолирующего типа, - изолирующих защитных материалов (ИЗМ), как правило, используются композиционные материалы, состоящие из одного или нескольких слоев полимерных и текстильных материалов и имеющие толщину от десятков микрометров до нескольких миллиметров. Общим для всех СИЗК ИТ является то, что преградой в них для проникания вредных веществ в подкостюмное пространство служит паро- воздухонепроницаемая полимерная пленка. Полимерные слои, как правило, представляют собой сложные композиции на основе термопластов, эластомеров (резин) или термоэластопластов и служат для придания материалам необходимых защитных свойств. Для придания ИЗМ необходимой прочности и износостойкости в широком интервале температур могут использоваться различные армирующие основы (ткани, трикотажные полотна, нетканые материалы и т.д.). ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЗАЩИТЫ КОЖИ СРЕДСТВАМИ ИЗОЛИРУЮЩЕГО ТИПА От чего защищает Средства защиты кожи Принцип защиты Материалы Составные части комплекта (элементы конструкции) Показатели защитных свойств Капли вредных веществ СЗК изолирующего типа Изоляция подкостюмного пространства Воздухо- и водонепроницаемые материалы: прорезиненные ткани; полимерные пленочные материалы; резины, каучуки Капюшон, плащ, куртка, брюки, чулки, сапоги, перчатки Время защитного действия по каплям t З , ч. Вредные вещества: пар, газ, аэрозоль Герметизация подкостюмного пространства Эластичные материалы: - резино- эластичные пластмассы Места соединения элементов защитной одежды Коэффициент подсоса (коэффициент герметичности) Кп, % СЗК фильтрующего типа Герметизация Места соединений Кп, % Вредные вещества: аэрозоль Фильтрация Нити и волокна тканых материалов Внешние слои защитной одежды Вредные вещества: пар, газ Сорбция паров (газов) Компоненты пропиток воздухопроницае- мых (тканных и нетканых материалов) Подшлемник, защитное бельё или составные части фильтрующей – защитной одежды Время защитного действия по парам t З , ч. Поглощенная токсодоза по парам Ct, (мгмин)/л Принципы защиты, используемые в средствах защиты кожи Промежуток времени от момента приведения одной стороны изолирующего защитного материала в контакт с вредным веществом до накопления за материалом пороговой дозы этого вещества принято называть временем защитного действия материала Причины, обусловливающие проникание ОХВ через ИЗМ: диффузия ОХВ в глубь ИЗМ; химическое взаимодействие полимера с ОХВ; проникание вследствие пористости (дефектности) материала. А. ИЗОЛЯЦИЯ ПОДКОСТЮМНОГО ПРОСТРАНСТВА В основе механизма проникания вредных веществ, как и любой жидкости или пара через воздухонепроницаемые пленки полимеров лежат диффузионные процессы в системе низкомолекуляриое вещество - пленка полимера. Диффузия - это перемещение массы вещества в пространстве вследствие тепловой миграции кинетических частиц (ионов, атомов, молекул) в некотором направлении с некоторой характеристической скоростью. Проникание вследствие пористости происходит по капиллярному механизму и может в определенных случаях быть важным фактором, влияющим на защитные свойства материала. Этот эффект особенно резко проявляется при образовании в пленках трещин, потертостей и др. повреждений в пленках и защитных покрытиях в процессе эксплуатации или в результате старения при хранении СЗК. При химическом взаимодействии между полимером и проникающим веществом пленка (защитное покрытие) разрушается, и вещество проникает по образующимся дефектам. В основном это относится к действию на защитное покрытие агрессивных веществ (кислот, щелочь, окислителей и т.п.). Для большинства ОВ в условиях их воздействия эффект химического взаимодействия пренебрежимо мал. Защитные свойства изолирующих защитных материалов определяются их проницаемостью и физико-химической устойчивостью и зависят от: - токсичности ОХВ; - физических и химических свойств вещества и полимеров, из которых изготовлен материал, определяющих характер взаимодействия в системе полимер-диффузант; - толщины материала; - условий, при которых эксплуатируются средства защиты. Возможность повышения защитных свойств изолирующих материалов, особенно предназначенных для изготовления общевойсковых средств защиты, за счет увеличения толщины ограничена жесткими требованиями к массе изделий из этих материалов. К эксплуатационным факторам относятся: - температура окружающей среды; - условия обдува зараженной поверхности потоком воздуха (ветром); - величина, а следовательно, и время существования капли вредного вещества на поверхности материала; - условия дегазации и физико-химическая активность дегазирующих рецептур; - возможность и характер совместного воздействия на изолирующие материалы физиологически активных веществ, горюче-смазочных материалов и малотоксичных растворителей. Герметизация подкостюмного пространства в СИЗК как изолирующего, так и фильтрующего типа осуществляется по местам сочленений отдельных составных частей защитного комплекта, например, противогаз – капюшон, низки рукавов – перчатки, штанины брюк – сапоги (защитные чулки). Так же, как и в случае подсоса зараженного воздуха под лицевую часть противогаза, подсос в подкостюмное пространство количественно оценивается коэффициентом подсоса. Самым эффективным способом снижения подсоса или полного исключения подсоса в подкостюмное пространство, является создание в нём небольшого избыточного давления. Это достигается подачей в подкостюмное пространство некоторого количества воздуха из баллонов ИДА на сжатом воздухе или предварительно очищенного от вредных веществ зараженного воздуха в индивидуальной фильтровентиляционной установки ФВУ (агрегате). Одновременно подача воздуха в подкостюмное пространство увеличивает отвод выделяемого человеком тепла, тем самым улучшается теплообмен и создаются условия для увеличения непрерывной работы в СИЗ. При исключении подсоса зараженного воздуха в подкостюмное пространство возможно использование только СИЗК изолирующего типа без одновременного надевания под них фильтрующей защитной одежды или защитного белья. % 100 НАР ПОДМ П С С К Б. ГЕРМЕТИЗАЦИЯ ПОДКОСТЮМНОГО ПРОСТРАНСТВА Фильтрация аэрозолей ОХВ СИЗК фильтрующего типа изготавливаются из воздухо- и водопроницаемых материалов. Капля, коснувшись поверхности волокон, закрепляется на них и тем самым отсекается от воздушного потока. В результате смачивания и действия капиллярных сил масса малой капли распределяется внутри нити, а капля сравнительно больших размеров может занять и межниточные промежутки. Отдельным показателем защитных свойств этот принцип защиты, реализуемый в фильтрующих материалах СИЗК, оценивать не принято. Но после этого капли, находящиеся в межниточных и внутриниточных порах, начинают испаряться, т.е. ОХВ переходят в воздушную среду в газообразном состоянии в виде отдельных молекул, проникание которых в подкостюмное пространство необходимо не допустить. 1 2 Схема строения ткани: 1 – межниточные промежутки (10 – 40 мкм, образуются при ткачестве) составляет 50 % объема пор; 2 – внутриниточные промежутки (0,01 – 10 мкм, образуются при прядении) составляют 50 % объема пор ОСНОВЫ ЗАЩИТЫ КОЖИ СРЕДСТВАМИ ФИЛЬТРУЮЩЕГО ТИПА Сорбция паров ОХВ Придание защитных свойств тканым и нетканым материалам от паров вредных веществ проводится путем их пропитки в соответствующих эмульсиях или суспензиях и последующей сушки при соблюдении определенных технологических режимов. Иначе этот процесс называют импрегнированием, а материалы – импрегнированными. Для импрегнирования применяются три типа сорбентов, соответственно, в СИЗК фильтрующего типа реализуются три разновидности сорбции: физическая адсорбция (адсорбция); физическая абсорбция (абсорбция); химическая сорбция (хемосорбция). В защитных фильтрующих материалах адсорбционного типа используются углеродные (активные угли, активные углеродные волокна) и неуглеродные (кремнеземы) сорбенты. С применением активного угля производятся так называемые «угольные» материалы, а из подобных материалов шьются «угольные» костюмы. В современных защитных фильтрующих костюмах типа «Саратога» используются шарики (сферы) активного угля. Схема адсорбционного материала типа «Саратога» для индивидуальных средств защиты кожи фильтрующего типа Достоинства: универсальность и высокий исходный уровень защитных свойств от паров вредных веществ; а при существовании экрана и от аэрозолей вредных веществ кожно-резорбтивного действия. Недостатки: низкая стабильность защитных свойств и десорбция паров вредных веществ. Внешний слой Внутренний слой Х/б ткань Капля Акт. уголь Сетка При производстве импрегнированных материалов абсорбционного типа, как правило, в качестве абсорбентов использовались высококипящие органические жидкости (масла). Достоинства: универсальность защитных свойств от паров ОВ кожно-нарывного и кожно- резорбтивного действия; относительная стабильность защиты; доступность, дешевизна; простота технологических процессов импрегнирования. Недостатки: низкий уровень защитных свойств, не позволяющий в некоторых случаях обеспечить требуемый уровень защиты; большая десорбция паров вредных веществ после выхода из зараженной атмосферы привели к тому, что подобные защитные фильтрующие материалы в настоящее время не производятся. В СИЗК широко используются защитные фильтрующие материалы хемосорбционного типа. При импрегнировании используют рецептуры на основе хлорамина ДГ. Достоинства: высокий уровень защитных свойств от некоторых ОВ кожно-нарывного и кожно- резорбтивного действия; достаточная стабильность исходных свойств; возможность восстановления (реимпрегнирования) в полевых условиях; отсутствие десорбции паров вредных веществ. Одним, но существенным недостатком является отсутствие универсальности защиты. |