АДСОРБЕНТ ДЛЯ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ Российский патент 2000 года по МПК B01J20/20 B01J20/02 A62D9/00 

Изобретение относится к производству адсорбентов на угольной основе, в частности к производству адсорбента для поглощения аварийно химически опасных веществ ингаляционного действия (АХОВИД) кислого (диоксид серы, хлористый водород, фтористый водород и т.п.) и нейтрального (хлор, фтор, гидрид серы и т.п.) характеров, отравляющих веществ (циан водорода, хлорциан, фосген и т.п.) в средствах защиты органов дыхания.

Для снаряжения средств защиты органов дыхания используются адсорбенты-катализаторы на основе активных углей. Используемые обычно импрегнирующие добавки содержат, в основном соли хрома и меди, а также малые количества солей серебра. После пропитки раствором соли уголь осушается, а затем пропитывающая добавка изменяется при высокой температуре. При этом выделяется аммиак и образуются каталитически активные компоненты [1].

Катализатор предназначен для поглощения АХОВИД нейтрального характера (хлор, фтор, гидрид серы и т.п.) и отравляющих веществ (циан водорода, хлорциан, фосген и т.п.) в средствах защиты органов дыхания. Он обладает высокой динамической активностью по хлорциану, около 35 мин.

Известно, что для защиты от веществ кислого характера предназначаются активные угли, пропитанные карбонатом калия [2].

Известен адсорбент-поглотитель на основе активного угля, включающий добавку - карбонат калия [3]. Такой поглотитель обладает высоким временем защитного действия по диоксиду серы, хлору, хлористому водороду, диоксиду хлора и гидриду серы.

Отечественной промышленностью на основе активного угля выпускается адсорбент-поглотитель ПКГ-1 [4] . Поглотитель ПКГ-1 также содержит добавку-карбонат калия. Массовая доля карбоната калия при этом 15-18 мас.%.

Недостатком этих адсорбентов является отсутствие возможности поглощения отравляющих веществ (хлорциан, циан водорода, фосген и т.п.).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому адсорбенту является адсорбент-катализатор КС, выпускаемый отечественной промышленностью по ТУ 2178-006-05795731-99 [5]. Катализатор КС представляет собой активный уголь, импрегнированный оксидами меди и хрома при следующем содержании компонентов в пересчете на медь и хром: медь - 5,5-8,0 мас.%, хром - 1,4-2,4 мас.%.

Недостатком катализатора является недостаточно высокое время защитного действия по АХОВИД кислого характера (диоксид серы, хлористый водород, серная кислота, фтористый водород и т.п.).

Перед авторами стояла задача - разработать адсорбент на основе активного угля, используемый в средствах защиты органов дыхания для поглощения АХОВИД кислого (диоксид серы, хлористый водород, фтористый водород и т.п.) и нейтрального (хлор, фтор, гидрид серы и т.п.) характеров, отравляющих веществ (циан водорода, хлорциан, фосген и т.п.) и обладающего достаточно высоким временем защитного действия при невысоком сопротивлении постоянному потоку воздуха.

Результат достигается тем, что адсорбент для средств защиты органов дыхания, содержащий активный уголь, импрегнированный оксидами меди и хрома дополнительно содержит оксид серебра и карбонат калия при следующем соотношении компонентов, мас. %:
оксид меди - 6,9-10,0 (в пересчете на медь - 5,5-8,0)
оксид хрома - 4,0-7,0 (в пересчете на хром - 1,4-2,4)
оксид серебра - 0,04-0,22 (в пересчете на серебро - 0,02-0,10)
карбонат калия - 6-9
активный уголь - остальное.

Необходимость нанесения на активный уголь оксида серебра обусловлена каталитическими свойствами соединений серебра, например, при окислении кислородом воздуха мышьяковистого водорода [1].

Оксид серебра наносится на активный уголь вместе с оксидом меди и хрома путем пропитки угля смесью меднохромового аммиачного комплекса, полученного растворением оксида шестивалентного хрома в углекислом аммиакате меди, и азотнокислого аммиаката серебра с последующей термообработкой при температуре 120-150^oC до влагосодержания не более 3%. На 1500 л углекислого аммиаката меди и 88-92 кг оксида шестивалентного хрома готовится 8,5-11,0 л азотнокислого аммиаката серебра из 3,5-3,7 кг нитрата серебра. Раствор азотнокислого аммиаката серебра готовится путем растворения нитрата серебра в 24% аммиачной воде из расчета 180 г нитрата серебра на 100 кг угля, после чего добавляется в раствор меднохромового аммиачного комплекса непосредственно перед пропиткой угля. Пропиточный раствор готовится при температуре 40-60^oC. Плотность пропиточного раствора должна быть не менее 1,19 г/см³. Соотношение активного угля и пропиточного раствора берут 75-77 л на 100 кг угля.

Предлагаемый адсорбент готовят на основе приготовленного адсорбента-катализатора, содержащего оксиды меди, хрома и серебра. Катализатор пропитывают 20-22% раствором карбоната калия и высушивают при температуре 130-150^oC до влагосодержания не более 3%. Соотношение катализатора и пропиточного раствора по объему берут 1:0,4.

Данные о поглотительной способности предлагаемого адсорбента, а также его прототипа и аналога приведены в таблице 1.

Данные о сопротивлении постоянному потоку воздуха предлагаемого адсорбента, а также его прототипа и аналога приведены в таблице 2.

Из таблицы 1 видно, что предлагаемый адсорбент, по сравнению с прототипом, обладает более высоким временем защитного действия по диоксиду серы, хлору и хлористому водороду, а по сравнению с аналогом - более высоким временем защитного действия по циан водороду и хлористому водороду.

Из таблицы 2 видно, что предлагаемый адсорбент обладает меньшим сопротивлением постоянному потоку воздуха по сравнению с прототипом и аналогом.

Уменьшение содержания карбоната калия менее 6% массовых приводит к значительной потере времени защитного действия по диоксиду серы и хлористому водороду, а увеличение содержания карбоната калия более 9% массовых нецелесообразно, так как приводит к слипанию и комкованию зерен адсорбента, уменьшению пористости угольной основы, блокированию активных центров каталитических добавок.

Пропитка адсорбента - катализатора карбонатом калия влияет на поверхность зерен в сторону уменьшения сопротивления постоянному потоку воздуха адсорбента.

Предлагаемый адсорбент, с одной стороны, обеспечивает высокую степень защиты от диоксида серы и хлористого водорода (АХОВИД кислого характера), с другой, обладает значительным временем защитного действия по циан водороду (отравляющее вещество) и хлору (АХОВИД нейтрального характера).

Противогазовые коробки, снаряженные предлагаемым адсорбентом, имеют пониженное сопротивление дыханию.

Коробки фильтрующе-поглощающие среднего габарита ФГП марки БКФ, снаряженные предлагаемым адсорбентом, обеспечивают защиту от многих вредных веществ, например:
диоксид серы при концентрации 8,6 г/м³ - не менее 60 мин;
гидрид серы при концентрации 4,6 г/м³ - не менее 160 мин;
хлор при концентрации 5,0 г/м³ - не менее 150 мин;
хлористый водород при концентрации 2,5 г/м³ - не менее 500 мин;
циан водорода при концентрации 5,0 г/м³ - не менее 80 мин;
мышьяковистый водород при концентрации 10,0 г/м³ - не менее 130 мин;
хлорциан при концентрации 5,0 г/м³ - не менее 80 мин;
бензол при концентрации 10,0 г/м³ - не менее 100 мин.

Предлагаемый адсорбент изготавливался в опытной партии, испытывался в условиях лаборатории и использовался для снаряжения опытных образцов коробок среднего габарита различных типов марок ВК, испытанных в производстве аммиака, серной кислоты и углеводородов на ОАО "Минеральные удобрения" (г. Пермь) и ООО "Лукойл-Пермнефтеоргсинтез", опытных образцов коробок среднего габарита и систем марки БКФ, испытанных в производстве серной кислоты на ОАО "Челябинский электролитно-цинковый завод" и в производстве хлорпроизводных на ОАО "Соликамский магниевый завод" и ЗАО "Каустик" (г. Стерлитамак). Коробки и системы показали высокое защитное качество по широкому перечню вредных веществ.

Был получен и действует сертификат соответствия N РОСС. RU. АЯ43. ВО2394 от 18.05.99 г. на противогаз фильтрующий ПФСГ-98 СУПЕР с запасными коробками, снаряженными предлагаемым адсорбентом. В настоящее время изготовление коробок среднего габарита отдельно и в комплекте противогаза ПФСГ-98 СУПЕР поставлено на серийное производство. Планируется дальнейшее производство партий адсорбента и различных типов коробок среднего габарита и систем марок ВК и БКФ (по европейской классифакаци АВЕК и АВЕ).

ЛИТЕРАТУРА
1. Кинле X., Бадер Э. Активные угли и их промышленное применение. Перевод с немецкого. Ленинград "Химия" Ленинградское отделение, 1984, с 116, 117.

2. Кинле X., Бадер Э. Активные угли и их промышленное применение. Перевод с немецкого. Ленинград "Химия" Ленинградское отделение, 1984, с 118.

3. Громова С.Л. Компания ЗМ: средства индивидуальной защиты органов дыхания от газов и паров. Журнал "Безопасность труда в промышленности". N 5 1998 г., с 27.

Москва, изд. ЦПО Госгортехнадзора России.

4. ТУ 6-00-05795731-316-98 Поглотитель ПКГ. г. Пермь.

5. ТУ 2178-006-05795731-99 Катализатор КС. г. Пермь.

Изобретение относится к производству адсорбентов на угольной основе, в частности к производству адсорбента для поглощения аварийно химически опасных веществ ингаляционного действия (АХОВИД) кислого (диоксид серы, хлористый водород, фтористый водород и т.п.) и нейтрального (хлор, фтор, гидрид серы и т.п.) характеров, отравляющих веществ (циан водорода, хлорциан, фосген и т. п. ) в средствах защиты органов дыхания. Адсорбент, содержащий активный уголь, импрегнированный оксидами меди и хрома, дополнительно содержит оксид серебра и карбонат калия при следующем соотношении компонентов, мас. %: оксид меди 6,9 - 10,0, оксид хрома 4,0 - 7,0, оксид серебра 0,04 - 0,22, карбонат калия 6 - 9, активный уголь - остальное. Предлагаемый адсорбент обеспечивает высокую степень защиты от АХОВИД кислого характера, обладает значительным временем защитного действия по отравляющим веществам и АХОВИД нейтрального характера, а также обладает невысоким сопротивлением постоянному потоку воздуха. 2 табл.

Адсорбент для средств защиты органов дыхания, содержащий активный уголь, импрегнированный оксидами меди и хрома, отличающийся тем, что дополнительно содержит оксид серебра и карбонат калия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Оксид меди - 6,9 - 10,0
Оксид хрома - 4,0 - 7,0
Оксид серебра - 0,04 - 0,22
Карбонат калия - 6 - 9
Активный уголь - Остальное