4.2.1.1 Причины плохой фильтрации аэрозолей поглощающим слоем (шихтой) противогаза

Рассмотрим поведение аэрозольных частиц, проходящих в результате процесса дыхания человека через шихту противогаза, в промежутках между гранулами угля-катализатора. При движении аэрозольных частиц через гранулированную шихту (рисунок 4.1) частицы должны приблизиться к поверхности гранул сорбента, чтобы затем на этой поверхности задержаться силами межмолекулярного притяжения поверхностного слоя. Как уже указывалось ранее при анализе уравнения (4.1) смещение частиц обратно пропорционально их размеру. Смещение газовых (паровых) молекул по сравнению с аэрозолями очень велико и достигает 0,5 - 5,0 см в 1 секунду, тогда как аэрозольная частица с радиусом 1 мкм имеет смещение всего около 5 мкм. При этом среднее расстояние же между гранулами сорбента составляет до 1 мм.

1 – гранулы угля-катализатора (шихты); 2 – аэрозольная частица; 3 – молекула пара в газовой фазе; 4 – молекула в поглощенном (сорбированном) состоянии.

Рисунок – 4.1 Причины плохой фильтрации аэрозолей поглощающим слоем (шихтой) противогаза

Так как скорость броуновского смещения частиц аэрозоля очень мала, то и скорость диффузии аэрозольных частиц из воздушного потока к поверхности гранул в шихте противогаза весьма мала. При малой скорости диффузии аэрозольной частице необходимо пройти сравнительно большой путь (0,5 - 1,0 мм), поэтому частицы не успевают сблизиться с поверхностью гранул сорбента и проходят по току воздуха в промежутках между гранул через шихту противогаза, а следовательно, шихта не может служить препятствием для аэрозольных частиц. Некоторая часть аэрозольных частиц (не более 40 %), проходящих в близи поверхности сорбента, все же успевает задержаться, а остальная часть проходит сквозь шихту не задерживаясь, и может привести к поражению личного состава.

Задачу по полной очистке воздуха от аэрозолей физиологически активных веществ может выполнить противоаэрозольный фильтр, изготовленный из волокнистых материалов. В практике защиты органов дыхания от аэрозолей физиологически активных веществ нашло место применение волокнистых фильтрующих материалов с очень высокой степенью очистки (коэффициент проницаемости 110^-5 - 110^-4 %).

Фильтрующие материалы изображены на рисунке 4.2 и представляют собой волокнистые пористые структуры. Они образуются беспорядочным переплетением различных волокон и характеризуются наличием большого количества свободных промежутков (пор) между волокнами с размерами в десятки микрометров.

а – на основе волокон целлюлозы и асбеста; б – на основе стеклянных волокон.

Рисунок 4.2 – Структура фильтрующего материала:

Фильтрующие материалы классифицируют:

- по слоистости (однослойные, многослойные, гетерослойные);

- по числу компонентов (однокомпонентные, многокомпонентные);

- по диаметру волокон (из ультратонкого волокна d_в 0,25 мкм, из микроволокна 0,25 d_в 1,0 мкм, из макроволокна d_в 1 мкм);

- по плотности (рыхлые  0,2 г/см³, плотные   0,2 г/см³);

- по толщине (ультратонкие L 0,5 мм, тонкие 0,5 L 1,5 мм, маты L1,5 мм).