СПОСОБ ОЦЕНКИ ТОКСИЧНОСТИ ПРОДУКТОВ ГОРЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2007 года по МПК G01N25/22 

Описание патента на изобретение RU2300098C1

Изобретение относится к физико-химическим методам измерения и может быть использовано при определении показателя токсичности продуктов горения материалов, используемых в шахтах.

Известен метод экспериментального определения показателя токсичности продуктов горения твердых полимерных материалов, заключающийся в том, что материал испытывают в камере в одном из двух режимов - термоокислительного разложения или пламенного горения, а именно в режиме, способствующем выделению более токсичных смесей летучих веществ (ГОСТ 12.1.044-89. ССБТ. Пожаровзрывобезопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения. - М. - С.81-86). По достижении максимальных значений концентрации СО и CO2 в экспозиционной камере снимают напряжение с нагревательного элемента излучателя, вентилируют установку в течение 10 мин и регистрируют число погибших и выживших животных (белых мышей).

За показатель токсичности продуктов горения принимают отношение количества материала к единице объема замкнутого пространства, в котором образующиеся при горении материала газообразные продукты вызывают гибель 50% подопытных животных. По значению этого показателя (СНCL50) материалы могут быть отнесены к следующим классам опасности: чрезвычайно опасные, высокоопасные, умеренно опасные и малоопасные.

К недостаткам известного метода следует отнести то, что методические вопросы определения показателя токсичности разрабатывались для целей испытания только твердых полимерных материалов. При этом метод не распространяется на порошкообразные и жидкие вещества, оценка токсичности которых также во многих случаях необходима. Кроме того, требует изменений сам подход к определению показателя токсичности, основанный на эмпирической токсикометрии (испытания с экспозицией животных).

Известен способ определения показателя токсичности продуктов горения материалов экспериментально-расчетным методом, сущность которого заключается в том, что в процессе испытания измеряют концентрацию основных токсичных газов, выделяющихся в составе продуктов горения, и по данным измерений рассчитывают значения показателя токсичности, которые затем проверяют в контрольном эксперименте с экспозицией подопытных животных (Ж. Пожаровзрывобезопасность, 2005. - №3. - С.29-34).

Для определения показателя токсичности вычисляют суммарный индекс токсичности (Km), для чего используют формулу

где CCO, СCO2, C50i - средние концентрации газов, полученные при испытании, мг/м3;

CL50CO CL50CO2, CL50i - средние смертельные концентрации газов при изолированном 30-минутном воздействии на подопытных животных.

Значения показателя токсичности продуктов горения рассчитывают по формуле

где m0 - масса образца до испытания, г;

Vk - внутренний объем установки при испытании, м3.

К недостаткам известного способа определения показателя токсичности продуктов горения материалов следует отнести:

невысокую степень достоверности оценки, т.к. средние смертельные концентрации газов для разных условий и объектов испытаний могут отличаться в несколько раз;

необходимость выполнения большого количества измерений и расчетов.

Техническим результатом изобретения является повышение достоверности оценки токсичности продуктов термодеструкции материалов за счет использования таких показателей, как предельно допустимые концентрации газов (ПДК) для воздуха рабочей зоны, и исключение необходимости проведения испытаний с экспозицией животных.

Предложен способ оценки токсичности продуктов горения материалов, включающий измерение концентраций токсичных газов, выделяющихся в процессе термодеструкции образца, и определение показателя токсичности.

Отличием предложенного способа является то, что газовые компоненты, полученные в результате термодеструкции образца, оценивают на однонаправленность действия, определяют удельные массы токсичных газов и приводят их к значению одного из них с наиболее выраженным действием, которое принимают за показатель токсичности:

где G1, G2...Gn - удельные массы токсичных газов, мг/г;

ПДК1, ПДК2...ПДКn - предельно допустимые концентрации вредных веществ для воздуха рабочей зоны, мг/м3.

Другим отличием предложенного способа является то, что удельные массы токсичных газов однонаправленного действия приводят к удельной массе оксида углерода и при значениях приведенной удельной массы до 40 мг/г материалы относят к малоопасным, при значениях от 40 до 120 мг/г - умеренно опасным, при значениях от 120 до 360 мг/г - высокоопасным и при значениях более 360 мг/г - чрезвычайно опасным.

Сущность предложенного способа поясняется примером.

Пример.

Для оценки токсичности продуктов горения конвейерной ленты 2ШТК 200×4 изготавливают образец с площадью основания 2,88-10-4 м2 и массой 6,1·10-3 кг. Для исследования термической деструкции материалов может быть использована установка по свидетельству РФ на полезную модель №14083 конструкции НЦ ВостНИИ.

В качестве источника горения используют керамическую реакционную камеру с регулируемой температурой от 100 до 1000°С. Контроль температуры осуществляют с помощью платиновых термопар. Образец перед испытанием кондиционируют, т.е. выдерживают в стандартной атмосфере при температуре 23±2°С и влажности 50-60% (ГОСТ 12.1.044-89). В режиме пламенного горения (температура 700°С) время деструкции образца материала составляет 125 с при расходе воздуха в реакционной камере 1,67×10-4 м3/с.

Качественный и количественный анализ газов, полученных в результате термодеструкции образца, проводят на хроматографе и фотоколориметре.

За время деструкции (τ) масса образца уменьшилась на 3,6·10-3 кг и составила 2,5·10-3 кг, при этом были получены следующие газовые компоненты: СО, CO2, NO+NO2, HCI и HCN со значениями концентраций соответственно 19,5·103; 49,3·103; 1,7; 47,3; 4,5 мг/м3.

Удельную массу токсичных газов, образовавшихся при термической деструкции материала, определяют по формуле:

где Сi - концентрация газа, мг/м3;

V - расход воздуха в реакционной камере, м3/с;

τ - время деструкции образца, с;

Δm - масса сгоревшего материала, г.

GCO=113,1 мг/г;

GCO2=287,6 мг/г;

GNO+NO2=0,01 мг/г;

GHCl=0,27 мг/г;

GHCN=0,026 мг/г.

Присутствующие в воздухе газовые компоненты термодеструкции материала оценивают на однонаправленность действия по ГОСТ 12.1.005-88 (ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны). Значения удельных масс всех вредных веществ продуктов термодеструкции исследуемого материала, обладающих суммацией вредного действия, приводят к значению удельной массы одного из них, обладающему наиболее выраженным действием, например к СО, и данное значение принимают за показатель токсичности (G).

где G1, G2...Gn - удельные массы токсичных газов, мг/г;

ПДК1, ПДК2...ПДКn - предельно допустимые концентрации вредных веществ для воздуха рабочей зоны, мг/м3 (определяются из ГОСТ 12.1.005-88, ГН 2.2.5.1313-03, ПБ 05-618-03 Правила безопасности в угольных шахтах).

G=(113,1+287,6·20/9821,4+0,01·20/5+0,27·20/5+0,026·20/0,3)=

=(113,1+287,6·0,002+0,01·4+0,27·4+0,026·66,7)=116,5 мг/г.

Классификация материалов по значению показателя токсичности в предложенном способе принята в соответствии с ГОСТ 12.1.044-89. ССБТ, т.е. в зависимости от значения приведенной удельной массы токсичных газов к СО как к компоненту с наиболее выраженным токсическим действием. Выделяют следующие классы опасности:

до 40 мг/г материалы - малоопасные;

от 40 до 120 мг/г - умеренно опасные;

от 120 до 360 мг/г - высокоопасные;

более 360 мг/г - чрезвычайно опасные.

Таким образом, по значению показателя токсичности (приведенной удельной массы токсичных газов однонаправленного действия) исследуемый материал (конвейерная лента 2ШТК 200×4) относится к умеренно опасным материалам.

Предложенный способ может быть использован для оценки токсичности твердых, порошкообразных и жидких материалов, теоретические основы его соответствуют ГОСТ 12.1.044-89. ССБТ (Пожаровзрывобезопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения. - М. - С.81-86) и для его реализации не требуется проведения эмпирической токсикометрии с использованием животных.

Похожие патенты RU2300098C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ МНОГОКРИТЕРИАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ КОМФОРТНОСТИ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ 2011
  • Кочетов Олег Савельевич
  • Стареева Мария Олеговна
RU2511022C2
КАМЕРА ТЕРМООКИСЛИТЕЛЬНОЙ ДЕСТРУКЦИИ ДЛЯ ОЦЕНКИ ПОКАЗАТЕЛЯ ТОКСИЧНОСТИ ПРОДУКТОВ ГОРЕНИЯ 2022
  • Толкач Павел Геннадьевич
  • Башарин Вадим Александрович
  • Сизова Дарья Тимофеевна
  • Чайкина Маргарита Алексеевна
  • Лопатько Владислав Сергеевич
RU2791221C1
СРЕДСТВО ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ ОТРАВЛЕНИЙ И ИХ ОСЛОЖНЕНИЙ 2006
  • Бабаниязов Хайрулла Хайдарович
  • Ильяшенко Капиталина Константиновна
  • Леженина Наталья Федоровна
  • Баринов Владимир Александрович
  • Трофимов Борис Александрович
  • Нечипоренко Сергей Петрович
  • Станкевич Валерий Константинович
  • Байкалова Людмила Валентиновна
  • Бабаниязова Замира Хайруллаевна
  • Пронина Наталья Васильевна
  • Шилов Валентин Николаевич
RU2331417C1
ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННАЯ КОМПОЗИЦИЯ 2013
  • Довженко Игорь Григорьевич
  • Домнич Игорь Константинович
  • Кислов Игорь Александрович
  • Крамаренко Наталья Николаевна
  • Солодовников Игорь Олегович
RU2539961C1
СПОСОБ ГИГИЕНИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ СОДЕРЖАЩИХСЯ В ВОЗДУХЕ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА 1995
  • Устьянцев Сергей Леонидович
RU2111700C1
КАПСУЛИРОВАННАЯ ФОРМА АЦИЗОЛА 2005
  • Пронина Наталья Васильевна
  • Бабаниязов Хайрулла Хайдарович
  • Нечипоренко Сергей Петрович
  • Трофимов Борис Александрович
  • Баринов Владимир Александрович
  • Бабаниязова Замира Хайруллаевна
  • Байкалова Людмила Валентиновна
  • Станкевич Валерий Константинович
  • Некрасов Михаил Сергеевич
  • Хамидуллин Наиль Мансурович
  • Гришак Дмитрий Дмитриевич
  • Грачев Николай Сергеевич
RU2290928C1
СПОСОБ СИНХРОННО-СОПРЯЖЕННОГО ТЕРМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2006
  • Белозеров Валерий Владимирович
  • Белозеров Владимир Валерьевич
  • Босый Сергей Иванович
  • Панченко Евгений Михайлович
  • Удовиченко Юрий Иванович
RU2343467C2
СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ПРОЧНОФИКСИРОВАННЫХ РАДИОАКТИВНЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ 2013
  • Гелбутовский Александр Брониславович
  • Степанов Игорь Константинович
  • Черемисин Петр Иванович
  • Петров Владимир Эрнестович
  • Муратов Олег Энверович
  • Степанов Андрей Игоревич
RU2559291C2
СОВМЕЩЕННЫЙ ТЕРМОГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ И АКУСТИКО-ЭМИССИОННЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТАДИЙ ТЕРМОДЕСТРУКЦИИ ВЕЩЕСТВ И МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2006
  • Белозеров Владимир Валерьевич
  • Буйло Сергей Иванович
  • Прус Юрий Витальевич
RU2324923C1
Способ комплексной оценки пожарной опасности материалов и устройство для его осуществления 1990
  • Петров Геннадий Николаевич
  • Сычев Сергей Васильевич
  • Голиков Александр Дмитриевич
SU1784236A1

Реферат патента 2007 года СПОСОБ ОЦЕНКИ ТОКСИЧНОСТИ ПРОДУКТОВ ГОРЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к физико-химическим методам измерения. Способ включает измерение концентраций токсичных газов и определение показателя токсичности. Газовые компоненты, полученные в результате термодеструкции образца, оценивают на однонаправленность действия, определяют удельные массы токсичных газов и приводят их к значению одного из них с наиболее выраженным действием, которое принимают за показатель токсичности. Техническим результатом изобретения является повышение достоверности оценки токсичности продуктов термодеструкции материалов за счет использования общепринятых показателей и исключение необходимости проведения испытаний с экспозицией животных. 1 з.п. ф-лы.

Формула изобретения RU 2 300 098 C1

1. Способ оценки токсичности продуктов горения материалов, включающий измерение концентраций токсичных газов, выделяющихся в процессе термодеструкции образца, и определение значения показателя токсичности, отличающийся тем, что газовые компоненты, полученные в результате термодеструкции образца, оценивают на однонаправленность действия, определяют удельные массы токсичных газов и приводят их к значению удельной массы одного из них с наиболее выраженным действием, которое принимают за показатель токсичности:

G=G1+G2·ПДК1/ПДК2+...+Gn·ПДК1/ПДКn,

где G1, G2...Gn - удельные массы токсичных газов, мг/г;

ПДК1, ПДК2...ПДКn - предельно допустимые концентрации вредных веществ для воздуха рабочей зоны, мг/м3.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что удельные массы токсичных газов однонаправленного действия приводят к удельной массе оксида углерода и при значениях приведенной удельной массы до 40 мг/г материалы относят к группе токсичности - малоопасные, при значениях от 40 до 120 мг/г - умеренно опасные, при значениях от 120 до 360 мг/г - высокоопасные и при значениях более 360 мг/г - чрезвычайно опасные.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2007 года RU2300098C1

Способ токсикологической оценки продуктов горения полимерных материалов и устройство для его осуществления 1987
  • Петров Геннадий Николаевич
  • Сычев Сергей Васильевич
SU1475683A1
Устройство для токсикологической оценки продуктов горения полимерных материалов 1989
  • Петров Геннадий Николаевич
  • Сычев Сергей Васильевич
SU1653790A2
Способ определения токсичности материалов при горении 1980
  • Васильев Глеб Александрович
  • Иличкин Валентин Семенович
  • Яковлева Надежда Трифоновна
  • Иванова Лидия Васильевна
  • Власов Валерий Александрович
SU952268A1
Способ определения токсичности продуктов горения веществ 1984
  • Кисельников Сергей Юрьевич
  • Гусев Игорь Васильевич
SU1250943A1

RU 2 300 098 C1

Авторы

Трубицын Анатолий Александрович

Трубицына Нэля Вадимовна

Уварова Варвара Александровна

Грачева Татьяна Михайловна

Даты

2007-05-27Публикация

2005-11-30Подача