АДСОРБЕНТ ДЛЯ КОМБИНИРОВАННОГО ФИЛЬТРА, КОМБИНИРОВАННЫЙ ФИЛЬТР (ВАРИАНТЫ) И ГАЗОДЫМОЗАЩИТНЫЙ КОМПЛЕКТ НА ЕГО ОСНОВЕ Российский патент 2012 года по МПК B01J20/02 B01J20/20 A62B23/02 A62B19/00 

Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД) человека от опасных химических веществ (ОХВ), а именно к производству фильтрующих устройств и адсорбентов на угольной основе, используемых в этих фильтрующих устройствах, в частности комбинированных фильтрах эвакуационных средств защиты, в частности фильтрующих самоспасателей (газодымозащитных комплектов), предназначенных для защиты людей при эвакуации во время пожара и/или других чрезвычайных ситуаций (ЧС).

Известен адсорбент для средств сорбционной техники на основе активного угля по патенту RU №2333790, кл. B01J 20/00, (опубл. 20.09.2008), в том числе с объемом микропор 0,45-0,70 см³/г, содержащий хлориды и оксихлориды никеля в пересчете на хлорид никеля в количестве 16-26 мас.%, хлориды, карбонаты, гидроксиды щелочных металлов в пересчете на металл в количестве 0,6-3,1 мас.%.

Известный адсорбент обладает способностью поглощать аммиак с высоким временем защитного действия (ВЗД) и увеличенной сорбционной способностью по органическим веществам.

Недостатком данного адсорбента является недостаточная поглощающая способность по парам воды, в результате чего слой гопкалита в комбинированном фильтре фильтрующего самоспасателя быстро увлажняется и не выдерживает требований по ВЗД по монооксиду углерода.

Известен адсорбент, получаемый по способу, описанному в патенте RU №2228792 С1, кл. B01J 20/20, (опубл. 20.05.2004), включающий импрегнирование активного угля раствором хлорида кальция и термообработку, до содержания 16-25 мас.% хлорида кальция.

Известный способ позволяет получить адсорбент, обладающий более высокой поглощающей способностью по парам воды и достаточно высоким ВЗД по аммиаку.

Недостатками данного адсорбента являются:

- низкие защитные свойства по парам органических веществ;

- недостаточная поглощающая способность по парам воды при использовании в комбинированном фильтре газодымозащитного комплекта вместе с гопкалитом с пониженной динамической активностью по монооксиду углерода (менее 38 мин);

- недостаточная поглощающая способность по парам воды при использовании в комбинированном фильтре газодымозащитного комплекта вместе с пониженным количеством гопкалита.

Наиболее близким по технической сущности и предлагаемому адсорбенту является осушитель на основе активного угля СКТ (68-72%) по патенту SU №406552, кл. B01D 15/06 (опубл. 05.03.1971), содержащий хлорид кальция в количестве 18-20 мас.% и хлорид лития в количестве 10-12 мас.%, активный уголь СКТ (68-72%). Осушитель получают пропиткой активного угля СКТ избытками смеси растворов хлоридов кальция и лития с последующей циркуляцией, удалением избытка смеси растворов и термообработкой при повышенной температуре. Получаемый осушитель обладает достаточно высокой способностью поглощать пары воды и аммиака.

Недостатками осушителя являются:

- низкая прочность на истирание основы осушителя - активного угля СКТ, до 66% [АООТ «ЭХМЗ», НПО «Неорганика». Активные угли. Эластичные сорбенты. Катализаторы. Осушители. Химические поглотители. Каталог. Черкассы, 1996, с.9], что делает затруднительным снаряжение фильтров, так как уплотняемый осушитель на такой основе при снаряжении в фильтре измельчается и крошится, в результате чего повышается сопротивление фильтра поступающему воздуху, шихта из фильтра выделяет пыль, в том числе в органы дыхания человека, при этом уплотнение шихты становится непрочным и ненадежным элементом защиты в СИЗОД;

- недостаточная степень технологичности процесса получения осушителя, связанная с необходимостью использования дополнительного оборудования для приготовления смеси растворов, с тем, что пропитка угля избытком раствора сложна, экономически неэффективна и ведет к блокированию пор основы, а высокая температура термообработки делает эту стадию получения пожароопасной;

- невысокое ВЗД по парам органических веществ, связанное с блокированием пор высоким содержанием хлорида кальция, особенностью угольной основы из торфа активного угля СКТ и отсутствием в осушителе ингредиентов, препятствующих блокированию доступов к микропорам и обеспечивающих гидрофильность внутренней поверхности активного угля.

Известен фильтрующе-поглощающий патрон индивидуального средства защиты по патенту DE №3921603 А1 (опубл. 10.01.1991), состоящий из последовательно расположенных по ходу вдыхаемого воздуха противоаэрозольного фильтра и шихты из гопкалита.

Данный фильтрующе-поглощающий патрон обладает высоким ВЗД по монооксиду углерода. Недостатком фильтрующе-поглощающего патрона является то, что шихта содержит только гопкалит, что не позволяет обеспечить очистку воздуха от органических веществ.

Известен фильтрующе-поглощающий патрон индивидуального средства защиты по патенту RU №2159646 (опубл. 27.11.2000), состоящий из последовательно расположенного по ходу вдыхаемого воздуха противоаэрозольного фильтра и шихты, выполненной в виде последовательно расположенных по ходу движения воздуха гопкалита и катализатора с соотношением длин слоев 1,0:(0,25-0,50) соответственно.

Недостатками этого фильтрующе-поглощающего патрона являются:

- невысокое ВЗД по монооксиду углерода, связанное с тем, что гопкалит находится в шихте первым по ходу вдыхаемого воздуха, соответственно воздух предварительно не осушается и гопкалит отравляется парами воды;

- низкая степень соответствия требованиям нового ГОСТ Р 53261-2009 «Техника пожарная. Самоспасатели фильтрующие для защиты людей от токсичных продуктов горения при эвакуации из задымленных помещений во время пожара. Общие технические требования. Методы испытаний» по ВЗД по монооксиду углерода при использовании гопкалита с пониженной динамической активностью по монооксиду углерода (менее 38 мин);

- шихта патрона не в полной мере обладает защитной мощностью по веществам, перечисленным в ГОСТ Р 22.9.09-2005 «Безопасность в ЧС. Средства индивидуальной защиты населения в ЧС. Самоспасатели фильтрующие. Общие технические требования», в частности, по циклогексану, аммиаку и монооксиду углерода.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому комбинированному фильтру является фильтрующе-поглощающая коробка газодымозащитного комплекта по патенту RU №2206351 (опубл. 20.06.2003), состоящая из корпуса, дна с фильтром и разделенных слоев осушителя-поглотителя на угольной основе с добавками хлорида кальция и гопкалита с объемным соотношением 1,0:(1,3-1,8) соответственно

Недостатками фильтрующе-поглощающей коробки являются:

- низкая степень соответствия требованиям нового ГОСТ Р 53261-2009 по ВЗД по монооксиду углерода при использовании гопкалита с пониженной динамической активностью по монооксиду углерода (менее 38 мин);

- шихта коробки не в полной мере обладает защитной мощностью по веществам, перечисленным в ГОСТ Р 22.9.09-2005, в частности по циклогексану и монооксиду углерода;

- вероятность проникновения пыли из шихты в органы дыхания человека через отверстия верхней сетки;

- корпус не содержит удобного соединительного элемента для подсоединения к элементам газодымозащитного комплекта.

Известен самоспасатель фильтрующий - газодымозащитный комплект универсальный ГДЗК-У, сведения о котором размещены в каталоге «Средства индивидуальной защиты» 2010 г., стр.21 (группа предприятий «Сорбент», ЗАО «Сорбент-Центр Внедрение»), содержащий капюшон со смотровым окном, оголовье, полумаску, фильтрующее устройство, обтюратор, герметичную вакуум-упаковку, сумку для ношения и хранения и клапан выдоха.

Недостатки самоспасателя фильтрующего - газодымозащитного комплекта универсального ГДЗК-У во многом обусловлены недостатками фильтрующе-поглощающей коробки, входящей в его состав:

- низкая степень соответствия требованиям нового ГОСТ Р 53261-2009 по ВЗД по монооксиду углерода при использовании гопкалита с пониженной динамической активностью по монооксиду углерода (менее 38 мин);

- шихта коробки не в полной мере обладает защитной мощностью по веществам, перечисленным в ГОСТ Р 22.9.09-2005, в частности по циклогексану и монооксиду углерода;

- вероятность проникновения пыли из шихты в органы дыхания человека через отверстия верхней сетки;

- фильтрующе-поглощающая коробка не содержит удобного соединительного элемента для подсоединения к элементам самоспасателя.

К недостаткам самоспасателя относится запотевание смотрового окна при использовании самоспасателя при температуре ниже 0°.

Перед авторами при разработке надежного и удобного в использовании, в том числе при использовании при температуре ниже 0°С, газодымозащитного комплекта для защиты людей при эвакуации во время пожара и/или других чрезвычайных ситуациях стояла задача:

- разработать технологичный в изготовлении адсорбент для комбинированного фильтра с высокими прочностными свойствами и пониженным содержанием ингредиентов, обладающий достаточно высокими защитными свойствами по парам органических веществ, аммиака и поглощающей способностью по парам воды, позволяющий его использовать в комбинированном фильтре газодымозащитного комплекта вместе с пониженным количеством гопкалита или гопкалитом с пониженной динамической активностью по монооксиду углерода (менее 38 мин);

- разработать комбинированный фильтр, обладающий повышенным ВЗД по монооксиду углерода; соответствующий требованиям нового ГОСТ Р 53261-2009 при использовании гопкалита с пониженной динамической активностью по монооксиду углерода (менее 38 мин); в полной мере обладающий универсальной защитой от монооксида углерода, парам органических веществ и аммиака в соответствии с ГОСТ Р 22.9.09-2005; имеющий достаточно удобный соединительный элемент в корпусе для подсоединения к элементам газодымозащитного комплекта; исключающий вероятность проникновения пыли из шихты в органы дыхания человека через отверстия верхней сетки.

- разработать газодымозащитный комплект, обладающий длительной универсальной защитой от монооксида углерода, паров органических веществ и аммиака, предназначенный для защиты людей при эвакуации во время пожара и/или других чрезвычайных ситуаций (ЧС).

Поставленная задача решается описываемым адсорбентом для комбинированного фильтра, содержащим активный уголь, хлориды лития и кальция, дополнительно содержащим оксихлорид кальция, хлориды, карбонаты, оксиды и гидрооксиды калия и/или натрия, при этом ингредиенты нанесены на активированный уголь из скорлупы ореха и/или плодовой косточки при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Хлориды и оксихлориды кальция в пересчете на хлорид кальция 8-11;

Хлорид лития 9-12;

Хлориды, карбонаты, оксиды и гидроксиды калия и/или натрия в пересчете на металл 0,6-3,1;

Активный уголь из скорлупы ореха и/или плодовой косточки остальное.

Поставленная задача решается описываемой конструкцией комбинированного фильтра по первому варианту, содержащего корпус, дно, двухслойную шихту, состоящую из первого по ходу вдыхаемого воздуха слоя - адсорбента на угольной основе с хлоридом кальция и второго слоя - гопкалита, взятых в объемном соотношении 1,0:(1,3-1,8) соответственно, сетки для закрепления и разделения шихты, противоаэрозольный фильтр, и дополнительно содержащего противопылевой тампон, установленный последним по ходу вдыхаемого воздуха, причем корпус имеет соединительный элемент - наружную гладкую или резьбовую горловину, или соединительный элемент корпуса выполнен в виде верхнего зига, расположенного последним по ходу вдыхаемого воздуха, а первый слой шихты выполнен из предлагаемого адсорбента.

Поставленная задача решается описываемой конструкцией комбинированного фильтра по второму варианту, содержащего корпус, дно, двухслойную шихту, состоящую из первого по ходу вдыхаемого воздуха слоя - адсорбента на угольной основе с хлоридом кальция и второго слоя - гопкалита, сетки для закрепления и разделения шихты, противоаэрозольный фильтр, дополнительно содержащего противопылевой тампон, установленный последним по ходу вдыхаемого воздуха, причем корпус имеет соединительный элемент - наружную гладкую или резьбовую горловину, или соединительный элемент корпуса выполнен в виде верхнего зига, расположенного последним по ходу вдыхаемого воздуха, а первый и второй слои шихты взяты в объемном соотношении 1,0:(0,6-0,8) соответственно, причем первый слой шихты выполнен из предлагаемого адсорбента.

Поставленная задача решается созданием газодымозащитного комплекта, содержащего единую сборку, включающую изолирующий термостойкий капюшон со смотровым окном, оголовье, полумаску, клапан выдоха, эластичный растягивающийся шейный обтюратор, фильтрующее устройство, размещенную в герметичной вакуум-упаковке, и сумку, причем фильтрующее устройство выполнено в виде комбинированного фильтра по первому или второму варианту.

В частном случае исполнения газодымозащитный комплект может содержать слой смазки для незапотевания, размещенный на внутренней стороне смотрового окна.

Отличие предлагаемого изобретения заключается в том, что:

- адсорбент для комбинированного фильтра содержит хлориды и оксихлориды кальция в количестве 8-11 мас.% в пересчете на хлорид кальция;

- хлорид лития 9-12 мас.%,

- адсорбент для комбинированного фильтра дополнительно содержит хлориды, карбонаты, оксиды и гидроксиды калия и/или натрия в количестве 0,6-3,1 мас.% в пересчете на металл;

- в качестве основы адсорбента для комбинированного фильтра используют активный уголь из скорлупы ореха и/или плодовой косточки;

- в комбинированном фильтре первый слой шихты представляет собой адсорбент на основе активного угля из скорлупы ореха и/или плодовой косточки, дополнительно содержит оксихлорид кальция, хлорид лития, хлориды, карбонаты, оксиды и гидроксиды калия и/или натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

хлориды и оксихлориды кальция в пересчете на хлорид кальция 8-11 хлорид лития 9-12 хлориды, карбонаты, оксиды и гидроксиды калия и/или натрия в пересчете на металл 0,6-3,1 активный уголь из скорлупы ореха и/или   плодовой косточки остальное;

- в комбинированном фильтре первый и второй слои шихты взяты в объемном отношении 1,0:(0,6-0,8) соответственно;

- в комбинированном фильтре последним по ходу вдыхаемого воздуха установлен противопылевый тампон;

- корпус комбинированного фильтра имеет соединительный элемент - наружную гладкую или резьбовую горловину;

- соединительный элемент корпуса комбинированного фильтра выполнен в виде верхнего зига, расположенного последним по ходу вдыхаемого воздуха;

- газодымозащитный комплект содержит фильтрующее устройство, выполненное в виде предлагаемого комбинированного фильтра (первый и второй варианты);

- газодымозащитный комплект дополнительно содержит слой смазки для незапотевания, размещенный на смотровом окне с внутренней стороны капюшона.

Активный уголь в предлагаемом адсорбенте для комбинированного фильтра выполняет функцию адсорбции паров органических веществ.

Выбор в качестве основы активного угля скорлупы ореха (грецкий, кокос и т.п.) и/или плодовой косточки (персик, абрикос, слива и т.п.) обусловлен тем, что получаемый из нее активный уголь отличается высокой прочностью и развитой пористой структурой, позволяющей как вводить в уголь необходимое количество ингредиентов, так и сорбировать при этом пары органических веществ с высокой динамической активностью. Кроме этого, активный уголь из скорлупы ореха и/или плодовой косточки обладает более высоким содержанием кислорода по сравнению, например, с активным углем СКТ из торфа, вследствие этого кислородосодержащие функциональные группы на поверхности активного угля из скорлупы ореха и/или плодовой косточки обуславливают большое количество первичных адсорбционных центров, что способствует более равномерному распределению ингредиентов на поверхности угля и, следовательно, увеличению активности адсорбента по веществам, вступающим с ингредиентами в химическую реакцию.

Хлориды кальция и лития в предлагаемом адсорбенте для комбинированного фильтра обеспечивают эффективное поглощение паров воды, связывая воду в кристаллогидратной форме при осушении газопаровоздушной смеси перед слоем шихты из гопкалита в комбинированном фильтре.

Оксихлорид кальция вместе с хлоридом кальция в предлагаемом адсорбенте для комбинированного фильтра обеспечивают эффективное поглощение паров аммиака и препятствуют образованию нерастворимых соединений кальция, которые могут блокировать доступы к микропорам.

Хлориды, карбонаты, оксиды и гидроксиды калия и/или натрия в предлагаемом адсорбенте для комбинированного фильтра обеспечивают гидрофильность внутренней поверхности активного угля и эффективную работу адсорбента по парам аммиака в условиях повышенной влажности.

Предлагаемый адсорбент для комбинированного фильтра получают следующим образом. Щелочные соединения калия и/или натрия включают в адсорбент либо на стадии получения активного угля, например, как активирующие агенты при химической активации угля, либо пропиткой активного угля раствором карбоната и/или гидроксида калия и/или натрия, либо на стадии активации и пропитки. Кроме того, скорлупа орехов или плодовых косточек, например кокоса, может изначально содержать некоторое количество соединений (карбонаты, оксиды, гидроксиды) щелочных металлов.

При химической активации угля дробленую скорлупу ореха и/или плодовой косточки пропитывают раствором карбоната и/или гидроксида калия и/или натрия до их содержания в скорлупе 0,1-5,0 мас.%. После пропитки и карбонизации при температуре 400-500°С калий и/или натрий, по-видимому, внедряется между плоскостями кристаллической углеродной решетки и увеличивает расстояние между плоскостями углеродной кристаллической решетки. Углеродные слои в этом случае становятся доступными для дальнейшего парогазового активирования. Парогазовую активацию проводят при температуре 700-900°С. После парогазовой активации полуфабриката появляется оксидная форма соединений калия и/или натрия. Активный уголь, содержащий соединения калия и/или натрия менее 0,6 мас.% в пересчете на металл, допропитывается раствором карбоната и/или гидроксида калия и/или натрия. Активный уголь из скорлупы ореха и/или плодовой косточки, полученный только парогазовой активацией или химической активацией другими активирующими агентами (фосфорная кислота, сульфид калия) с дальнейшими парогазовой активацией и отмывкой активирующих агентов с последующей термообработкой при температуре 500-600°С, также пропитывается раствором карбоната и/или гидроксида калия и/или натрия. Соотношение активного угля по массе в кг и пропиточного раствора по объему в дм³ берут 1:(0,4-0,8) соответственно. После пропитки уголь вылеживают и подвергают термообработке при температуре свыше 100°С до требуемого влагосодержания.

Содержание карбоната(-ов), гидроксида(-ов) и оксида(-ов) металла(-ов) находится в предлагаемом адсорбенте на одном уровне (по 30-28%), в то время как содержание хлорида(-ов) металла(-ов) не превышает (10-16%) из всех соединений металла(-ов). В пересчете на металл в случае только соединений калия предлагаемый адсорбент содержит следующее их соотношение:

- хлорид калия - от (0,04-0,07) мас.% до (0,23-0,37) мас.%;

- карбонат калия - от (0,15-0,14) мас.% до (0,77-0,74) мас.%;

- гидроксид калия - от (0,19-0,18) мас.% до (0,96-0,93) мас.%;

- оксид калия - от (0,22-0,21) мас.% до (1,14-1,07) мас.%.

В пересчете на металл в случае только соединений натрия предлагаемый адсорбент содержит следующее их соотношение:

- хлорид натрия - от (0,04-0,07) мас.% до (0,22-0,34) мас.%;

- карбонат натрия - от (0,14-0,13) мас.% до (0,72-0,68) мас.%;

- гидроксид натрия - от (0,17-0,16) мас.% до (0,94-0,90) мас.%;

- оксид натрия - от (0,24-0,23) мас.% до (1,22-1,18) мас.%.

Хлориды и оксихлориды кальция, хлорид лития наносят на активный уголь, содержащий карбонаты, оксиды и гидроксиды калия и/или натрия, путем пропитки угля водным раствором солей кальция и лития с последующим вылеживанием и термообработкой при температуре свыше 100°C до влагосодержания не более 1,0 мас.%. В результате пропитки в угле образуются также хлориды калия и/или натрия. Соотношение активного угля и пропиточного раствора берут исходя из величины суммарного объема пор и коэффициента пропитки 0,7-1,0.

По нашим оценкам, количество оксихлоридов кальция в предлагаемом адсорбенте не превышает (10-12) мас.% от соединений кальция. В пересчете на хлорид кальция оптимальное количество оксихлоридов кальция в предлагаемом адсорбенте (0,70-1,15) мас.%.

Данные о поглощающей способности предлагаемого адсорбента для комбинированного фильтра, а также его прототипа и аналогов представлены в таблице 1.

Результаты, представленные в таблице 1, показывают, что:

1) Предлагаемый адсорбент для комбинированного фильтра по сравнению с первым аналогом обладает повышенной динамической активностью по бензолу и монооксиду углерода при испытании с гопкалитом, а значит, по парам воды; по сравнению со вторым аналогом и прототипом - повышенной динамической активностью по бензолу, монооксиду углерода при испытании с гопкалитом и аммиаку.

2) Предлагаемый адсорбент для комбинированного фильтра по сравнению с прототипом обладает более высокими прочностными свойствами.

3) Уменьшение содержания хлорида лития в предлагаемом адсорбенте для комбинированного фильтра менее 9,0 мас.% приводит к уменьшению поглощающей способности адсорбента по парам воды ниже уровня прототипа.

4) Уменьшение содержания хлорида и оксихлорида кальция в предлагаемом адсорбенте для комбинированного фильтра менее 8,0 мас.% в пересчете на хлорид кальция приводит к уменьшению динамической активности адсорбента по аммиаку до уровня аналога и прототипа.

5) Увеличение содержания хлорида и оксихлорида кальция более 11,0 мас.% в пересчете на хлорид кальция и хлорид лития более 12,0 мас.% в предлагаемом адсорбенте для комбинированного фильтра приводит к уменьшению динамической активности адсорбента по бензолу до уровня прототипа, высоливанию добавок на поверхности частиц адсорбента, адсорбент слеживается, образуя комки.

6) Использование в качестве основы к предлагаемому адсорбенту для комбинированного фильтра активного угля из скорлупы кокоса и/или абрикосовой косточки в равной степени приемлемо и приводит к увеличению динамической активности адсорбента.

7) Использование в качестве щелочного металла в предлагаемом адсорбенте для комбинированного фильтра калия и/или натрия в равной степени приемлемо и способствует увеличению динамической активности адсорбента по бензолу.

8) Оксихлорид кальция вместе с хлоридом кальция в предлагаемом адсорбенте для комбинированного фильтра приводит к увеличению динамической активности адсорбента по аммиаку, участвует в поглощении паров воды и способствует лучшему поглощению паров бензола.

Предлагаемый комбинированный фильтр на основе предлагаемого адсорбента представлен на чертежах.

На фиг.1 представлен предлагаемый комбинированный фильтр, который состоит из корпуса 1 с наружной гладкой или резьбовой горловиной 2, дна 3, противоаэрозольного фильтра 4, сеток для закрепления шихты 5, разделительной сетки 6, противопылевого тампона 7, слоев шихты 8 (гопкалит) и 9 (предлагаемый адсорбент).

На фиг.2 представлен предлагаемый комбинированный фильтр, который состоит из корпуса 1 с верхним зигом 2, дна 3, противоаэрозольного фильтра 4, сеток для закрепления шихты 5, разделительной сетки 6, противопылевого тампона 7, слоев шихты 8 (гопкалит) и 9 (предлагаемый адсорбент).

На фиг.3 представлен предлагаемый комбинированный фильтр в сборе с манжетой.

На фиг.4 представлен газодымозащитный комплект на основе предлагаемого комбинированного фильтра.

Предлагаемый комбинированный фильтр работает следующим образом.

При вдохе воздух через отверстие дна 2 (фиг.1) или отверстие дна 3 (фиг.2) поступает во внутреннюю часть комбинированного фильтра. Пройдя через противоаэрозольный фильтр 4 и слои шихты 9 и 8, зафиксированные в корпусе 1 сетками 5 и разделенные сеткой 6, а также через противопылевой тампон 7, воздух очищается и через наружную гладкую или резьбовую горловину 2 корпуса 1 (фиг.1) или отверстия в верхней части корпуса 1 (фиг.2) поступает в подмасочное пространство газодымозащитного комплекта и используется для дыхания. Верхний зиг 2 корпуса 1 (фиг.2) фиксирует и закрепляет в корпусе 1 одну из сеток 5 и противопылевой тампон 7.

Слой предлагаемого адсорбента в комбинированном фильтре обеспечивает эффективное поглощение паров воды, паров органических веществ и аммиака.

Слой гопкалита в предлагаемом комбинированном фильтре обеспечивает защиту от монооксида углерода и, в меньшей степени, аммиака.

Противопылевой тампон в предлагаемом комбинированном фильтре необходим для предотвращения проникновения пыли из шихты в органы дыхания через отверстия верхней сетки.

Наружная гладкая горловина корпуса предлагаемого комбинированного фильтра (фиг.1) является удобным соединительным элементом к элементам газодымозащитного комплекта, например, полумаски, вследствие меньшего, по сравнению с корпусом, диаметра и соединяется, например, с помощью хомута.

Наружная резьбовая горловина корпуса предлагаемого комбинированного фильтра (фиг.1) является удобным соединительным элементом к элементам газодымозащитного комплекта, например полумаски, вследствие меньшего по сравнению с корпусом диаметра и наличия резьбы и соединяется, например, с помощью хомута или вкручиванием в гайку или крышку.

Верхний зиг корпуса предлагаемого комбинированного фильтра является удобным соединительным элементом к элементу газодымозащитного комплекта - пластмассовой манжете (фиг.3), надеваемой на верхний зиг корпуса.

Применение двухслойной шихты с предлагаемыми слоями обуславливает универсальность защиты предлагаемого комбинированного фильтра. При этом слои шихты не препятствуют друг другу поглощать соответствующие вещества.

Предлагаемый газодымозащитный комплект на основе заявляемого комбинированного фильтра представлен на чертеже (фиг.4). Предлагаемый газодымозащитный комплект состоит из изолирующего термостойкого капюшона 8 со смотровым окном 9; оголовья 10; полумаски 11; клапана выдоха 12; эластичного растягивающегося шейного обтюратора 13: закрепленного в нижней части капюшона 8; комбинированного фильтра 14; герметичной вакуум-упаковки 15 для длительного хранения единой сборки капюшона 8 со смотровым окном 9, оголовья 10, полумаски 11, клапана выдоха 12, обтюратора 13, комбинированного фильтра 14, сумки 16 для ношения и хранения герметичной вакуум-упаковки 15 единой сборки.

В предлагаемом газодымозащитном комплекте, предназначенном для эксплуатации при температуре ниже 0°С, на смотровом окне 9 с внутренней стороны капюшона 8 нанесен слой смазки 16 для незапотевания, который наносится в процессе изготовления изделия.

Предлагаемый газодымозащитный комплект функционирует следующим образом.

Открывают сумку для ношения и хранения 16, достают герметичную вакуум-упаковку 15, из которой путем вскрытия разрывом извлекают единую сборку (поз.8-14) рабочей части газодымозащитного комплекта. Капюшон 8 расправляют и через отверстие шейного обтюратора 13 посредством его растяжения надевают на голову, совмещая смотровое окно 9 напротив глаз и полумаску 11 с носом и подбородком. С помощью затягивания тесем оголовья 10 газодымозащитный комплект герметично закрепляется на голове человека. Через предлагаемый комбинированный фильтр 14 человек, эвакуируясь, вдыхает очищенный воздух, а через клапан выдоха 12 происходит его выдох.

Комбинированный фильтр в предлагаемом газодымозащитном комплекте обеспечивает эффективное поглощение монооксида углерода, паров органических веществ, аммиака и аэрозолей.

Слой смазки для незапотевания (ШН-1 производства ОАО «КАзХимНИИ», «klar-pilot» производства PILOT GMBH CHEMIE-TECHNIK) в предлагаемом газодымозащитном комплекте препятствует запотеванию внутренней стороны смотрового окна при температуре ниже 0°С и тем самым сохраняет человеку видимость при его эвакуации в газодымозащитном комплекте.

Данные о ВЗД предлагаемого комбинированного фильтра по первому и второму вариантам на основе предлагаемого адсорбента, его прототипа и аналога, а также поглощающей способности аналога и прототипа предлагаемого адсорбента в составе комбинированного фильтра по первому и второму вариантам представлены в таблицах 2 и 3 соответственно. Объем шихты фильтрующих устройств 330 см³, соотношение адсорбента к гопкалиту в шихте 1,0:1,54.

Результаты, представленные в таблице 2, показывают, что при использовании гопкалита с пониженной динамической активностью по монооксиду углерода (менее 38 мин):

1) Предлагаемый комбинированный фильтр по первому варианту на основе предлагаемого адсорбента по сравнению с первым аналогом соответствует требованиям ГОСТ Р 22.9.09-2005 по ВЗД по монооксиду углерода, защищает от циклогексана и обладает более высоким ВЗД по аммиаку; по сравнению со вторым аналогом соответствует требованиям ГОСТ Р 53261-2009 и ГОСТ Р 22.9.09-2005; по сравнению с прототипом обладает более высоким ВЗД по монооксиду углерода и соответствует требованиям ГОСТ Р 22.9.09-2005.

2) Предлагаемый адсорбент в составе предлагаемого комбинированного фильтра по первому варианту по сравнению с аналогом обладает более высокой поглощающей способностью по монооксиду углерода, по сравнению с прототипом - более высокой поглощающей способностью по циклогексану.

Результаты, представленные в таблице 3, показывают, что при использовании пониженного количества гопкалита:

1) Предлагаемый комбинированный фильтр по второму варианту на основе предлагаемого адсорбента по сравнению с первым аналогом защищает от циклогексана; по сравнению со вторым аналогом и прототипом соответствует требованиям ГОСТ Р 22.9.09-2005.

2) Предлагаемый адсорбент в составе комбинированного фильтра по второму варианту по сравнению с аналогом обладает более высокой поглощающей способностью по монооксиду углерода; по сравнению с прототипом с содержанием соединений щелочного металла и без них обладает более высокой поглощающей способностью по циклогексану, более высокими прочностными свойствами, меньшей степенью измельчения и выделения пыли при снаряжении и расснаряжении и, соответственно, приемлемостью для снаряжения предлагаемого комбинированного фильтра по первому и второму вариантам.

3) Соединения щелочного металла (хлориды, карбонаты, оксиды и гидроксиды) способствуют увеличению поглощающей способности адсорбента в составе предлагаемого комбинированного фильтра по второму варианту по циклогексану.

4) Использование в качестве основы к предлагаемому адсорбенту для комбинированного фильтра активного угля СКТ не приводит к соответствию предлагаемого комбинированного фильтра по второму варианту требованиям ГОСТ Р 22.9.09-2005.

5) Использование в качестве основы к предлагаемому адсорбенту для комбинированного фильтра по второму варианту активного угля из скорлупы кокоса и/или абрикосовой косточки в равной степени приемлемо и приводит к соответствию предлагаемого комбинированного фильтра по второму варианту требованиям ГОСТ Р 22.9.09-2005.

Данные по выбору соотношения слоев шихты предлагаемого комбинированного фильтра по второму варианту приведены в таблице 4.

Данные, представленные в таблице 4, показывают, что оптимальное соотношение слоев шихты в предлагаемом комбинированном фильтре по второму варианту 1:(0,6-0,8) соответственно.

Уменьшение количества гопкалита менее 0,6 или увеличение более 0,8 приводит к значительному уменьшению ВЗД предлагаемого комбинированного фильтра по второму варианту по одному из веществ и несоответствию требованиям ГОСТ Р 22.9.09-2005.

Предлагаемый газодымозащитный комплект со слоем смазки для незапотевания после климатических испытаний, имитирующих ускоренное старение на срок 5 лет, были успешно эксплуатационно испытаны в Уральском НИИ Сплошных Сред (г.Пермь) в условиях, приближенных к экстремальным при перепаде температур 0, -20°С и -40°С. Видимость в предлагаемом газодымозащитном комплекте сохранилась.

Предлагаемый адсорбент для комбинированного фильтра технологичен в изготовлении; обладает высокими прочностными свойствами и максимально возможно пониженным содержанием ингредиентов; обладает достаточно высокими защитными свойствами по парам органических веществ, аммиаку и поглощающей способностью по парам воды; позволяет использовать его в комбинированном фильтре газодымозащитного комплекта вместе с пониженным количеством гопкалита или гопкалитом с пониженной динамической активностью по монооксиду углерода (менее 38 мин).

Предлагаемый комбинированный фильтр обладает повышенным ВЗД по монооксиду углерода; соответствует требованиям нового ГОСТ Р 53261-2009 при использовании гопкалита с пониженной динамической активностью по монооксиду углерода (менее 38 мин); в полной мере обладает универсальной защитой от монооксида углерода, циклогексана и аммиака в соответствии с ГОСТ Р 22.9.09-2005; имеет ассортимент достаточно удобных соединительных элементов в корпусе для подсоединения к элементам газодымозащитного комплекта; исключает вероятность проникновения пыли из шихты в органы дыхания человека через отверстия верхней сетки.

Предлагаемый газодымозащитный комплект на основе заявляемого комбинированного фильтра является надежным и удобным средством защиты людей при эвакуации во время пожара и/или других чрезвычайных событиях, в том числе при использовании при температуре ниже 0°С, обладает длительной и универсальной защитой от монооксида углерода, паров органических веществ и аммиака.

Изготовлены и успешно испытаны в лабораторных условиях опытные партии адсорбента для комбинированного фильтра. Комбинированный фильтр, снаряженный предлагаемым адсорбентом, и газодымозащитный комплект на основе предлагаемого комбинированного фильтра успешно прошли испытания в испытательных центрах МЧС: ОАО «Неорганика» (г.Электросталь, Московской области) и ФГУ 33 ЦИИИИ МО РФ (г.Вольск-18 Саратовской области).

После пропитки происходит высоливание добавки на поверхность адсорбента, адсорбент слеживается, образуя комки.

Таблица 2 Наименование фильтрующего устройства, адсорбент Данные по соответствию требованиям ГОСТ Р 53261-2009 на ВЗД по монооксиду углерода при входной концентрации 4,375 г/м³ и норме не менее 15 мин Данные по соответствию требованиям ГОСТ Р 22.9.09-2005 на ВЗД при норме не менее 20 мин при входной концентрации Монооксид углерода 3,1 г/м³ Аммиак 0,6 г/м³ Циклогексан 1,0 г/м³ Фильтрующе-поглощающий патрон по патенту DE №3921603 А1 АНАЛОГ 15 10 25 Не защищает Фильтрующе-поглощающий патрон по патенту RU №2159646 АНАЛОГ 10 7 11 12 Фильтрующе-поглощающая коробка RU №2206351 ПРОТОТИП 18 15 58 10 Предлагаемый комбинированный фильтр, (первый вариант), снаряженный АНАЛОГОМ по патенту RU №2333790 предлагаемого адсорбента 14 9 80 44 Предлагаемый комбинированный фильтр, (первый вариант), снаряженный прототипом по SU №406552 предлагаемого адсорбента 44 30 50 18 Предлагаемый комбинированный фильтр (первый вариант) со слоем предлагаемого адсорбента 45 33 52 30 Примечание: 1. В таблице 2 даны усредненные значения из результатов шести испытаний в идентичных условиях. 2. Условия испытаний на ВЗД по монооксиду углерода: выходная концентрация 160 ppm, объемный расход переменного газопаровоздушного потока (30±0,75) дм³/мин, относительная влажность воздуха (90±5)%, температура воздуха (20±3)°C. 3. Условия испытаний на ВЗД по аммиаку: по ГОСТ 12.4.159-90 «ССБТ. СИЗОД фильтрующие. Методы определения времени защитного действия фильтрующе-поглощающих коробок по газоообразным вредным веществам» при объемном расходе постоянного газопаровоздушного потока (30±0,75) дм³/мин, относительной влажности воздуха (70±5)%, температуре воздуха (20±5)°C. 4. Условия испытаний на ВЗД по циклогексану: выходная концентрация 10 ppm, объемный расход постоянного газопаровоздушного потока (30±0,75) дм³/мин, температура воздуха (20±1)°C. 5. Динамическая активность гопкалита по монооксиду углерода 30 мин. 6. Состав предлагаемого адсорбента для комбинированного фильтра: хлориды и оксихлориды кальция в количестве 10,4 мас.% в пересчете на хлорид кальция, хлорид лития в количестве 11,8 мас.%, хлориды, карбонаты, оксиды и гидроксиды калия в количестве 2,1 мас.%, активный уголь из скорлупы кокоса остальное.

Таблица 3 Комбинированный фильтр (второй вариант) наименование слоя адсорбента Время защитного действия тест-вещества, мин, при входной концентрации и норме по ГОСТ Р 22.9.09-2005 Механические свойства слоя адсорбента по ГОСТ 16188-70 «Сорбенты. Метод определения прочности при истирании». Примечание Монооксид углерода при 0,7 г/м³ и норме - не менее 20 мин Циклогексан при 1,0 г/м³ и норме - не менее 20 мин Предлагаемый комбинированный фильтр со слоем АНАЛОГА по патенту RU №2333790 5 30 Прочность при истирании 90%. Объем гопкалита 60 см³ При расснаряжении фильтра слои практически не содержат пыли. Объем аналога 90 см³ Объем шихты 150 см³ Предлагаемый комбинированный фильтр со слоем ПРОТОТИПА по SU №406552 27 9 Прочность при истирании 67%. Объем гопкалита 60 см³ При расснаряжении фильтра слои имеют повышенное содержание пыли (>0,5 мас.%). Объем прототипа 90 см³ Объем шихты 150 см³ Предлагаемый комбинированный фильтр со слоем ПРОТОТИПА, дополнительно содержащего оксихлорид кальция, хлориды, карбонаты, оксиды и гидроксиды калия 27 15 Прочность при истирании 67%. Объем гопкалита 60 см³ При расснаряжении фильтра слои имеют повышенное содержание пыли (>0,5 мас.%). Объем прототипа 90 см³ Объем шихты 150 см³ Предлагаемый комбинированный фильтр со слоем предлагаемого адсорбента, но на основе активного угля СКТ. 23 16 Прочность при истирании 66%. Объем гопкалита 60 см³ При расснаряжении фильтра слои имеют повышенное содержание пыли (>0,5 мас.%). Объем адсорбента 90 см³ Объем шихты 150 см³ Аналог по DE №3921603 Ф1 33 Не защищает - Объем шихты 150 см³ Аналог по RU №2159646 10 2 Прочность при истирании 80%. При расснаряжении фильтра слои содержат пыль <0,5 мас.%. Объем шихты 150 см³ Прототип по RU №2206351 20 2 Прочность при истирании 77%. При расснаряжении фильтра слои содержат пыль <0,5 мас.%. Объем шихты 150 см³ Предлагаемый комбинированный фильтр со слоем предлагаемого адсорбента 30 24 Прочности при истирании 97%. Объем гопкалита 60 см³ При расснаряжении фильтра слои практически не содержат пыли. Объем адсорбента 90 см³ Объем шихты 150 см³ основа адсорбента - активный уголь из скорлупы кокоса. Предлагаемый комбинированный фильтр со слоем предлагаемого адсорбента 25 28 Прочности при истирании 90%. Объем гопкалита 60 см³ При расснаряжении фильтра слои практически не содержат пыли. Объем адсорбента 90 см³ Объем шихты 150 см³ основа адсорбента - активный уголь из абрикосовой косточки. Предлагаемый комбинированный фильтр со слоем предлагаемого адсорбента 26 23 Прочности при истирании 95%. Объем гопкалита 60 см³ При расснаряжении фильтра слои практически не содержат пыли. Объем адсорбента 90 см³ Объем шихты 150 см³ основа адсорбента - активный уголь из скорлупы кокоса и абрикосовой косточки. Примечание: 1. В таблице даны усредненные значения из результатов шести испытаний в идентичных условиях. 2. Условия испытаний на ВЗД по монооксиду углерода: выходная концентрация 160 ppm, объемный расход переменного газопаровоздушного потока (30±0,75) дм³/мин, относительная влажность воздуха (90±5)%, температура воздуха (20±1)°С. 3. Условия испытаний на ВЗД по циклогексану: выходная концентрация 10 ppm, объемный расход постоянного газопаровоздушного потока (30±0,75) дм/³мин, относительная влажность воздуха (70±2)%, температура воздуха (20±1)°С. 4. Динамическая активность гопкалита по монооксиду углерода 38 мин.

Изобретение относится к средствам индивидуальной защиты органов дыхания человека от химических веществ. Адсорбент для комбинированного фильтра содержит активный уголь, хлорид лития, хлорид кальция, оксихлорид кальция, а также хлориды, карбонаты, оксиды и гидроксиды калия и/или натрия. Упомянутые ингредиенты нанесены на активный уголь, полученный из скорлупы ореха и/или плодовой косточки. Адсорбент содержит ингредиенты при следующем соотношении, мас.%: хлориды и оксихлориды кальция в пересчете на хлорид кальция 8-11; хлорид лития 9-12; хлориды, карбонаты, оксиды и гидроксиды калия и/или натрия в пересчете на металл 0,6-3,1; активный уголь из скорлупы ореха и/или плодовой косточки остальное. Предложенный адсорбент используют в качестве первого слоя шихты комбинированного фильтра, который во втором слое содержит гопкалит. Корпус комбинированного фильтра дополнительно снабжен противопылевым тампоном и соединительным элементом в виде горловины или в виде верхнего зига. Предложены также газодымозащитные комплекты, снабженные комбинированным фильтром, содержащим слой адсорбента вышеуказанного состава и слой гопкалита. Изобретение обеспечивает возможность эффективной комплексной защиты органов дыхания от монооксида углерода, аммиака, органических веществ и пыли. 5 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил., 4 табл.

1. Адсорбент для комбинированного фильтра, содержащий активный уголь, хлориды лития и кальция, отличающийся тем, что дополнительно содержит оксихлорид кальция, хлориды, карбонаты, оксиды и гидроксиды калия и/или натрия, при этом ингредиенты нанесены на активный уголь из скорлупы ореха и/или плодовой косточки при следующем соотношении компонентов, мас.%:
хлориды и оксихлориды кальция в пересчете на хлорид кальция 8-11 хлорид лития 9-12 хлориды, карбонаты, оксиды и гидроксиды калия и/или   натрия в пересчете на металл 0,6-3,1 активный уголь из скорлупы ореха   и/или плодовой косточки остальное

2. Комбинированный фильтр, содержащий корпус, дно, двухслойную шихту, состоящую из первого по ходу вдыхаемого воздуха слоя - адсорбента на угольной основе с хлоридом кальция и второго слоя - гопкалита, взятых в объемном соотношении 1,0:(1,3-1,8) соответственно, сетки для закрепления и разделения шихты, противоаэрозольный фильтр, отличающийся тем, что дополнительно содержит противопылевой тампон, установленный последним по ходу вдыхаемого воздуха, корпус имеет соединительный элемент - наружную гладкую или резьбовую горловину, или соединительный элемент корпуса выполнен в виде верхнего зига, а первый слой шихты выполнен из адсорбента по п.1.

3. Комбинированный фильтр, содержащий корпус, дно, двухслойную шихту, состоящую из первого по ходу вдыхаемого воздуха слоя - адсорбента на угольной основе с хлоридом кальция и второго слоя - гопкалита, сетки для закрепления и разделения шихты, противоаэрозольный фильтр, отличающийся тем, что дополнительно содержит противопылевой тампон, установленный последним по ходу вдыхаемого воздуха, корпус имеет соединительный элемент - наружную гладкую или резьбовую горловину, или соединительный элемент корпуса выполнен в виде верхнего зига, а первый и второй слои шихты взяты в объемном соотношении 1,0:(0,6-0,8) соответственно, причем первый слой шихты выполнен из адсорбента по п.1.

4. Газодымозащитный комплект, содержащий единую сборку, включающую изолирующий термостойкий капюшон со смотровым окном, оголовье, полумаску, клапан выдоха, эластичный растягивающийся шейный обтюратор, фильтрующее устройство, размещенную в герметичной вакуум-упаковке, и сумку, отличающийся тем, что фильтрующее устройство выполнено в виде комбинированного фильтра по п.2.

5. Газодымозащитный комплект по п.4, отличающийся тем, что содержит слой смазки для незапотевания, размещенный на внутренней стороне смотрового окна.

6. Газодымозащитный комплект, содержащий единую сборку, включающую изолирующий термостойкий капюшон со смотровым окном, оголовье, полумаску, клапан выдоха, эластичный растягивающийся шейный обтюратор, фильтрующее устройство, размещенную в герметичной вакуум-упаковке, и сумку, отличающийся тем, что фильтрующее устройство выполнено в виде комбинированного фильтра по п.3.

7. Газодымозащитный комплект по п.6, отличающийся тем, что содержит слой смазки для незапотевания, размещенный на внутренней стороне смотрового окна.