Методическое пособие 685

В сечении воздуховода, в котором намечен отбор проб, определяют среднюю скорость воздуха L (м/с). Учитывая оптимальный расход аспирируемого воздуха V (л/мин), определяют диаметр d (мм) входного отверстия наконечника по формуле:

аспиратор, приоткрыв вентиль ротаметра, наблюдают за положением поплавка, который должен оставаться на нулевом делении.

Вводят пылеотборную трубку в воздуховод навстречу потоку, включают электроаспиратор и регулировочным вентилем устанавливают предварительно

2.Приведите способы защиты воздуха от пыли.

3.Какое воздействие может оказывать на человека пыль?

21

Контрольные вопросы:

1.Определение пыли.

2.Классификация производственной пыли.

3.Физико-химические свойства пыли и их значение для производственной гигиены.

4.Какие методы существуют для определения концентрации пыли в воздухе? Суть весового метода.

5.Чем отличаются фильтры АФА-ВП от фильтров АФА-ХП?

6.Источники ошибок при определении концентрации пыли в воздухе рабочей зоны.

7.Каковы особенности определения концентрации пыли в системах вентиляции, в чем заключается условие изокинетичности?

Содержание отчета:

1.Цель работы.

2.Ответы на контрольные вопросы.

3.Задание.

4.Оборудование и материалы.

5.Схема лабораторной установки.

6.Расчет.

7.По данным эксперимента заполните табл. 3.2.

8.Выводы.

Таблица 3.2

Экспериментальные данные

4.ОЧИСТКА ГАЗОПЫЛЕВЫХ СМЕСЕЙ ОТ ТВЁРДЫХ ЧАСТИЦ

ИГАЗООБРАЗНЫХ ПРИМЕСЕЙ

Очистка газопылевых смесей - отделение от них загрязняющих веществ или перевод последних в безвредное состояние.

Выбор отдельных аппаратов и/или схем очистки отходящих газов от пыли и эффективность их работы зависят, главным образом, от физикохимических свойств пылевых частиц, наиболее важными из которых являются:

–плотность;

–дисперсность (дисперсный состав);

–слипаемость;

22

–смачиваемость;

–электрическое сопротивление.

Дисперсность пыли характеризует диапазон (разброс) размера пылевых частиц (от наименьшего до наибольшего). Дисперсным составом пыли называют распределение пылевых частиц по фракциям, ограниченным частицами определённого размера, с указанием доли каждой фракции в процентах по массе или по числу частиц.

Основными механизмами отделения твёрдых частиц от газовой фазы

являются:

1)гравитационное осаждение (седиментация) – вертикальное оседание частиц под действием силы тяжести;

2)инерционное осаждение – происходит в случае, когда масса частицы или скорость её движения настолько значительны, что она не может следовать вместе с газом по линии, огибающей препятствие, а стремится продолжить своё движение, сталкивается с препятствием и осаждается на нём;

3)осаждение под действием центробежной силы – происходит при

криволинейном движении аэродисперсного потока, когда развиваются центробежные силы, отбрасывающие частицы на поверхность осаждения;

4)зацепление, захват (эффект касания) – наблюдается, когда расстояние частицы, движущейся с газовым потоком, от обтекаемого тела равно или меньше её радиуса;

5)диффузионное осаждение – дает броуновское (тепловое) движение частиц, повышая вероятность их контакта с обтекаемым телом;

Вэту группу входят: скрубберы (газопромыватели) различных конструкций; "мокрые" циклоны.

3. Фильтрующие устройства – твердые частицы задерживаются пористыми перегородками.

Вэту группу входят фильтры из различных материалов: тканей, волокон, керамики, полимеров, зернистых слоёв гравия, песка и др.

4. Электрофильтры – в них твёрдые частицы осаждаются под действием электрического поля.

23

сохранить направление движения под воздействием силы инерции, ударяются о перегородки внутри аппарата и выпадают вниз под действием силы тяжести. В циклонах пылевые частицы выделяются под действием центробежной силы в

проходит сквозь неё, а частицы пыли удерживаются в объёме фильтрующего

электростатического притяжения. Фильтрующие перегородки, фильтры делят на тканевые, волокнистые и зернистые (по типу материала из которого оно изготавливаются)

Действия всех пылеуловителей "мокрого" типа заключается в осаждении

(скрубберов):

1– полые;

2– насадочные;

3– тарельчатые (барботажно-пенные);

4– ударно-инерционного действия;

5– центробежного действия;

6– динамические (механические);

7– скоростные (Вентури).

24

Для очистки отходящих газов от газообразных и парообразных токсичных веществ в промышленности применяют следующие группы методов: методы сорбции, каталитические и термические методы, методы конденсации и компримирования.

Существуют два принципиально отличных типа сорбционных процессов: абсорбция и адсорбция.

Абсорбция - поглощение газа всем объёмом поглотителя. Процесс состоит в проникновении молекул газа в массу поглотителя с образованием раствора. Распространение молекул газа в массе поглотителя происходит, в основном, за счёт диффузии. В качестве физических абсорбентов в промышленности используют воду, органические растворители и их водные растворы. В качестве хемосорбентов применяют водные растворы солей и щелочей, органические вещества и водные суспензии различных веществ.

При абсорбции происходит переход вещества из газовой фазы в жидкую, т.е. осуществляется передача массы вещества от газа к жидкости. Этот процесс

где G – масса вещества, переносимого в единицу времени, кг/с; F – поверхность контакта фаз, м2;

P – парциальное давление поглощаемого вещества в газовой фазе, Па; C – концентрация поглощаемого вещества в жидкой фазе, кг/м3;

βГ и βЖ – коэффициенты массоотдачи в газовой и жидкой фазах, кг/(м2 с) на единицу движущей силы.

Уравнения массопередачи для процессов переноса вещества из одной фазы в другую при физической абсорбции:

25

где P* – парциальное давление поглощаемого вещества, равновесное его концентрации в жидкости, Па;

C* – концентрация поглощаемого вещества в жидкости, равновесная его парциальному давлению в газе, кг/м3;

KГ и KЖ – коэффициенты массопередачи, отнесённые к одной из фаз, кг (м2 с) на единицу движущей силы.

При протекании процессов химической абсорбции абсорбируемый газ в жидкой фазе вступает в химическую реакцию с поглотителем. Уравнение массоотдачи в жидкой фазе при хемосорбции может быть записано в двух вариантах:

раздела двух фаз. Этот процесс состоит во взаимосвязи молекул или ионов адсорбата с поверхностью адсорбента за счёт сил Ван-дер-Ваальса, водородных

где x – количество поглощённого вещества (моль); m – масса поглотителя (кг).

Количество поглощённого вещества на 1 м2 поверхности адсорбента называют удельной адсорбцией:

26

компонента газовой смеси от его парциального давления применительно к конкретному адсорбенту в условиях равновесия между фазами при постоянной температуре, называется изотермой адсорбции:

где P – парциальное давление поглощаемого компонента в газовой смеси, равновесное с величиной его адсорбции Г.

Существует 5 типов экспериментально получаемых изотерм физической адсорбции паров и газов на твёрдых адсорбентах.

Химическая адсорбция часто является необратимым процессом, носит специфический избирательный характер и приводит к образованию прочных поверхностных соединений между адсорбатом и адсорбентом. С повышением температуры скорость хемосорбции, как и любой другой химической реакции, возрастает в соответствии с уравнением Аррениуса:

где K – константа скорости реакции;

A – предэкспоненциальный множитель;

E – энергия активации химической реакции; R – универсальная газовая постоянная;

T – абсолютная температура.

Основными свойствами адсорбентов являются структура (размеры пор), активность (ёмкость) и избирательность (селективность).

процессы гетерогенного катализа, протекающие на границе раздела газовой и

27

N2);

4 – восстановление примесей в ценные продукты (например, SO2 в S); 5 – разложение примесей до безвредных продуктов.

В качестве катализаторов при осуществлении каталитических процессов используют платину, металлы платинового ряда, оксиды меди, марганца, никеля, хрома.

3. Термические методы: основаны на высокотемпературном окислении компонентов газовой смеси кислородом. Основным условием для реализации этих методов необходима постоянно высокая t газовой смеси и наличие достаточного количества О2.

4-5. Методы конденсации и копримирования: базируются на явлении уменьшения давления насыщенного пара растворителя при понижении температуры. В случае использования метода конденсации смесь паров растворителя с воздухом предварительно охлаждают в теплообменнике, а затем конденсируют. Метод компримирования аналогичен методу конденсации с той лишь разницей, что пары растворителя находятся под избыточным давлением.

Выбор методов и конкретных схем очистки отходящих газов от токсичных газообразных и парообразных примесей зависит от целого ряда факторов: химического состава газовой смеси, концентрации и агрегатного состояния содержащихся в ней компонентов, её объёма и температуры, имеющихся на предприятии технологических возможностей, требуемой степени очистки и т.п. и производится на основании результатов технико-экономических расчётов.

5. ИССЛЕДОВАНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ АММИАКА В ВОЗДУХЕ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ

Цель работы - исследование методом фотометрии концентрации аммиака в воздухе рабочей зоны, составление заключения и рекомендаций по результатам количественного определения.

Теоретическая часть

Аммиак (NH3) – бесцветный газ с резким запахом, порог восприятия запаха 37 мг/м3. Плотность его по отношению к воздуху 0,59, вес 1 л – 0,771 г. При температуре -33,4˚С он сжижается и при дальнейшем охлаждении до - 77,8˚С затвердевает в бесцветную кристаллическую массу.

28

Смеси аммиака с воздухом взрывоопасны, нижний предел взрываемости в воздухе 15-28 об.%, в кислороде 13,5-79 об.%.

Аммиак хорошо растворим в воде. Продаваемый концентрированный раствор плотностью 0,908 содержит 25,65 масс.% аммиака. На воздухе быстро переходит в карбонат аммония или поглощается влагой. Активно вступает в реакции присоединения, замещения и окисления. Водный раствор имеет щелочную реакцию вследствие образования гидроксида аммония.

Основным промышленным способом получения аммиака является синтез его из азота и водорода в присутствии катализатора, при высокой температуре и давлении.

Аммиак может выделяться в воздух при его синтезе, в производстве удобрений, азотной кислоты, получении аммониевых солей, на сахарных заводах, из холодильных установок, при сухой перегонке каменного угля, на кожевенных заводах, при очистке керосина и минеральных масел, содержится на животноводческих фермах и др.

Токсическое действие

Повышенная концентрация аммиака влияет на процессы фотосинтеза у растений, поражая края листьев. У гидробионтов – снижает способность гемоглобина связывать кислород, задерживает эмбриональное развитие.

Механизм воздействия – возбуждение ЦНС, поражение жаберного эпителия, гемолиз эритроцитов. Признаки интоксикации у рыб – возбуждение, судороги. Рыба гибнет с открытыми жабрами и ртом, туловище покрыто обильной слизью.

У человека порог обонятельного ощущения 0,50-0,55 мг/м3. При высоких концентрациях вызывает резкое раздражение глаз, верхних дыхательных путей, вплоть до рефлекторной задержки дыхания, головную боль. Смертельными при экспозиции 0,5-1 ч считают 1500-2700 мг/м3.

При хроническом воздействии на уровне ПДК у рабочих химкомбинатов со стажем более 5 лет отмечены вегетативные расстройства и повышение возбудимости парасимпатического отдела нервной системы, жалобы на слабость, недомогание, насморк, кашель, боли в груди; при рентгенографии – увеличение объема легких, изменения в области корней легких и пристеночной плевре.

углеаммонийных солей (водного аммиака) и др., (Москва, 1965);

29

- Правила и нормы техники безопасности производственной санитарии для проектирования, строительства холодильных станций химической промышленности, (Москва, 1965);

-Правила техники безопасности холодильных установок компрессионной

иабсорбционной систем, (Москва, 1970).

медицинских осмотров с участием терапевта и отоларинголога в соответствии с приказом МЗ РФ. Показана бесплатная выдача молока.

Индивидуальная защита. Для защиты органов дыхания в зависимости от конкретных условий следует использовать противогазовый респиратор РПГ-67 (ГОСТ 12.4.04-74), фильтрующий промышленный противогаз (ГОСТ 4.121-83) с коробками КД и М (ГОСТ 4.122-83) и др. отраслевые документы.

Защитную одежду применяют в соответствии с существующими

альбуцида. При поражении кожи промыть водой, прикладывать примочки из 5% раствора уксусной кислоты. При отравлении через дыхательные пути –

трахеотомию. При нарушениях дыхания или его остановке – искусственное дыхание. Показаны успокоительные средства.

Экспериментальная часть

Определение основано на образовании окрашенного в желто-бурый цвет соединения (йодида димеркураммония) при взаимодействии аммиака с реактивом Несслера (МУ 1637-77). Предел обнаружения 1 мкг в анализируемом объеме раствора. Предел обнаружения в воздухе 5 мг/м3. Определению мешают аммонийные соли, сероводород, альдегиды и некоторые амины алифатического ряда. ПДК аммиака в воздухе 20 мг/м3.

Реактивы

1. Аммоний хлористый, химически чистый (х.ч), ГОСТ 3773-60.

2. Стандартный раствор № 1, содержащий 100 мкг/мл аммиака, который готовят растворением 0,0314 г хлорида аммония в 100 мл дистиллированной воды, не содержащей аммиака. Раствор устойчив в течение 2 месяцев.

3. Стандартный раствор № 2, содержащий 10 мкг/мл аммиака, который готовят растворением соответствующим разбавлением стандартного раствора № 1 0,01 н. раствором серной кислоты в день анализа.

4. Серная кислота, х.ч., ГОСТ 4204-66, 0,01 н. раствор. 5. Реактив Несслера, чистый для анализа (ч.д.а.).

30