5.2.2 Основные виды сорбентов

Активные угли представляют собой пористые тела, состоящие из углерода (87 - 97 %), поэтому их называют углеродными адсорбентами. Кроме того, активный уголь содержит водород, кислород, зольные вещества, представляющие собой соединения Fе₂О₃, SiO₂, Al₂O₃, MgO, СаO, К₂О и другие. По сравнению с другими типами адсорбентов активные угли обладают важным для поглощения вредных веществ свойством – относительной гидрофобностью.

В современных средствах защиты применяются, как правило, адсорбенты с нанесёнными на них каталитическими и хемосорбционными добавками, что позволяет осуществлять очистку воздуха от вредных примесей (паров и газов) не только по принципу физической адсорбции, но и с использованием хемосорбции и гетерогенного катализа. Наиболее широко в средствах защиты органов дыхания и СКЗ применяются угли-катализаторы, получаемые при нанесении каталитических и хемосорбционных добавок на активные угли (основы). В таблице 5.2 приведены марки и состав некоторых углей-катализаторов.

Таблица 5.2 – Характеристики углей-катализаторов

Марка угля-катализатора	Основа	Диаметр гранул, d мм	Количество добавок в основе (весовых %)			Где применяется
			медь в виде CuO, Cu2O, CuCaO4	хром в виде CuCrO4, Cr2O3	серебро в виде Ag2O
К-5У	АГ-3	1,5 - 2,0	4,8 - 7,0	1,2 - 2,2	0,04	ФП
К-5М	АГ-5	1,0 - 1,5	5,8 - 7,5	1,4 - 2,2	0,04	ПМГ, ГП-5, ФП
К-10	АГ-8	0,7 - 1,2	5,0 - 7,0	1,4 - 2,4	0,04	ПМГ-2
К-13	АД-1	0,06 - 0,3	5,8 - 7,5	1,4 - 2,2	0,04	ПБФ
КТ-1*	АГ-5	1,0 - 1,5	5,8 - 7,5	1,4 - 2,2	0,04	ПМК, ГП-7
КТ-11*	АД-11	0,5 - 1,0	4,5 - 6,5	1,2 - 2,2	0,02	ПМК-2, ФП

Примечание – * С целью стабилизации защитных свойств по хлорциану в угли-катализаторы КТ-1, КТ-11 вводится триэтилендиамид (около 0,5 % по массе).

В средствах защиты, кроме углеродных сорбентов, применяются и неуглеродные (минеральные) адсорбенты – силикагели, аллюмогели и цеолиты.

Силикагель – высушенный гель (ксерогель) кремниевой кислоты. Адсорбционные свойства силикагелей определяются их пористой структурой, которая имеет глобулярное строение, и природой поверхности (наличием гидроксильных или других радикалов). В средствах защиты силикагель используется в качестве основы хемосорбента ХСК-2 для противогазов ракетных войск, а также в качестве основы осушителя (ОЛБ) для предохранения от отравления парами воды катализаторов, находящихся в дополнительных патронах ДП-1 и ДП-2.

Аллюмогель – активная окись алюминия (Al₂O₃). По своей структуре и адсорбционным свойствам аллюмогель подобен силикагелю. В средствах защиты аллюмогель используется в качестве основы хемосорбента ХСПБ для противогазов ракетных войск, а также качестве основы катализатора АК-64, находящегося в дополнительном патроне ДП-2.

Характеристики основных хемосорбентов и катализаторов, применяемых в средствах защиты, представлены в таблице 5.3.

Таблица 5.3 – Хемосорбенты и катализаторы, применяемые в средствах защиты

Название	Назначение	Состав	Применение в средствах защиты
Химический специальный поглотитель бариевый ХСПБ	Поглощение паров окислителей (окислов азота)	Аллюмогель с добавкой 16-18% перманганата бария	В ФПК противогазов ракетных войск используется смесь поглотителей ХСПБ и ХСК-2 в соотношениях: 2:1 – в ПРВ-У, 3:1 – в ПРВ-М
Химический силикагелевый поглотитель ХСК-2	Поглощение паров гидразинных и аминных горючих	Силикагель КСК с добавкой 4% сернокислого парафенилдиамина
Известковый поглотитель ХПИ	Поглощение углекислого газа и окислов азота	Ca(OH)2 – 80% NaOH – 2% H2O – 18%	В кассетах ФК-И шихтовых фильтров ФМШ
Купрамит	Поглощение аммиака	Активный уголь, пропитанный сернокислой медью (30% по весу)	В ФПК промышленных противогазов
Гопкалит	Каталитическое окисление оксида углерода	MnO2 – 60% CuO – 40%	В дополнительном патроне ДП-2 (для t > - 10 °С)
Аллюмогелевый катализатор АК-64	Каталитическое окисление оксида углерода	Аллюмогель с добавкой 8% PdCl2	В дополнительном патроне ДП-2 (для t < - 10 °С)

Цеолиты – минеральные сорбенты, имеющие строго регулярную пористую структуру. Могут быть природными или полученным искусственным путём (синтетические цеолиты). Важной особенностью адсорбционных свойств цеолитов является их молекулярно-ситовое действие. Адсорбироваться в полостях цеолитов могут только те молекулы, критические диаметры которых меньше эффективных диаметров окон. Для более крупных молекул, размеры которых больше входов в полости цеолитов, адсорбционное пространство недоступно и они практически не адсорбируются. Это свойство цеолитов широко используется для осушки и разделения газообразных веществ. В технике средств защиты в качестве перспективного поглотителя паров отравляющих веществ может использоваться синтетический цеолит (алюмосиликат) NаХ, имеющий химическую формулу: Na₂O·Al₂O₃·3SiO₂ и предельный адсорбционный объем кристаллов 0,356 см³/г. Большие адсорбционные полости цеолита NаХ имеют объем V = 0,833 нм³ и диаметр входных отверстий d = 0,8 - 0,9 нм, объем малых адсорбционных полостей равен 0,15 нм³. Элементарная ячейка цеолита NаХ имеет объем V = 7,776 нм³ и содержит по восемь больших и малых адсорбционных полостей.