CC BY
34
костью и большим удобством при работе. Такая спецодежда должна быть рекомендована для работ, требующих большой подвижности или большой физической нагрузки.
-Аг -йг
Т. С. Карачаров, Е. И. Воронцова
Эффективность фильтров из минеральной ваты
Из Института гигиены труда и профессиональных заболеваний АМН СССР
Применение качественных электродов при дуговой электросварке является источником значительного загрязнения воздушной среды тонко-дисперсной пылью, содержащей в своем составе, помимо относительно безвредной для организма окиси железа, токсически действующие соединения марганца и фтора.
В сварочных цехах заводов тяжелого, а главным образом транспортного машиностроения ручная дуговая сварка применяется в очень больших масштабах и для снижения запыленности в воздухе рабочей зоны до допустимой требуется организация в помещении иногда огромных воздухообменов, осуществление которых связало с большими эксплоатационными расходами на электроэнергию и особенно на подогрев приточного воздуха в зимнее время. Экономия в расходах по экоплоатации в данном случае может быть достигнута лишь гари значительном уменьшении подачи наружного воздуха в холодный период, что возможно осуществить только путем применения рециркуляции воздуха с хорошей очисткой его от пыли. Вопрос об устройстве рециркуляции воздуха в электросварочных цехах требует детального изучения и прежде всего в части выбора необходимых фильтров. В виде эксперимента нами было решено провести испытание по улавливанию электросварочного аэрозоля минеральной ватой. Можно было ожидать, что при значительной плотности этого слоя он будет задерживать даже высоко дисперсную электросварочную пыль.
Для наших целей наиболее пригодной оказалась минеральная вата с битумом, изготовляемая одним из московских заводов. Содержание битума в ней составляет 0,5—1,5%. Эта вата представляет собой материал желтовато-серого цвета, состоящий из волокон толщиной от 7 до 20 ¡а и более.
Волокна весьма непрочны, легко разрываются при применении небольшого усилия. Длина волокон вариирует от 1 до 2—5 см, в отдельных случаях встречаются более длинные волокна, достигающие 7—10 см и более. Битум, являясь клейкой массой, придает некоторую связанность рыхлому слою ваты. Толщина этого слоя колеблется от 15 до 20 мм.
Испытанно эффективности фильтрующего слоя производилось на специальной установке, расположенной в двух смежных лабораторных комнатах общей кубатурой около 100 м3, разделенных перегородкой; для сообщения между комнатами в перегородке имелась дверь. В одной из комнат находился электросварочный пост. В верхней части этой комнаты (под потолком) располагалась ячейка фильтра размером 0,5X0,5 м, присоединенная посредством железного воздуховода к центробежному вен тилятору № 3. Как сам вентилятор, так и воздуховод расположены во второй комнате.
Схема установки приведена на рис. 1. Воздух, загрязненный аэрозолем от ручной дуговой сварки, посредством вентилятора перекачивался во вторую комнату, проходя ячейку фильтра. При экспериментах установка работала на полную рециркуляцию.
Для определения запыленности воздуха аллонжи устанавливались в первой комнате в верхней зоне на расстоянии около 0,5 м от ячейки фильтра, а во второй комнате посредине ее на двух уровнях — на 1,5 м и 3 м от пола. Испытание эффективности производилось при размерах фильтрующих слоев в 0,5X0.5 м и 0,5X2 м. Слой ваты 0,5 X 0,5 м укладывался в стандартную ячейку фильтра на металлическую сетку. Слой
2Э
ваты размером 0,5X2 м укладывался в специально сделанную ячейку-кассету. Кассета состояла из двух половин, представляющих собой гребенчатые рамки (рис. 2). На рамки натянута сетка; слой ваты располагался зигзагообразно на одной из половинок кассеты, после чего накладывалась вторая половина и слой ваты оказывался зажатым между двумя сетками. После того как обе половинки кассеты скреплялись посредством барашков, кассета плотно вдвигалась в обечайку и тем устранялась возможность подсоса воздуха.
вшшшщжшж
шш^ш^шшш.
^ис. 1.
/—фильтр; 2— воздуховод; .1- вентилятор; 4 мотор; 5—воздухораспределитель
Эффективность фильтрующего слоя определялась на основании данных по общей запыленности воздуха и по содержанию в нем окислов марганца до и после фильтра. Запыленность воздуха определялась весовым и счетным методами. В качестве фильтра при определении запыленности весовым методом использовалась хлопчатобумажная вата (в стеклянных аллонжах) и беззольные фильтры. При работе с последними для отбора проб применялся металлический аллонж конструкции пылевой лаборатории института (Е. И. Воронцова).
При проведении эксперимента сжигалось точно установленное количество качественных электродов марки ОММ-5. Продолжительчость каждого эксперимента равнялась 40—45 минутам. Скорость прохода воздуха через фильтр колебалась примерно от 0,5 до 1 м/сек. Продолжительность испытания одного и того же слоя определялась нарастанием сопротивления фильтра и связанным с этим падением скорости прохода воздуха через фильтр. Низший предел этой скорости был принят в 0,3—0,4 м/сек-
Испытание двух слоев минеральной ваты размером 0,5X0,5 м и весом одного слоя в 600 и второго в 400 г показало, что процент пылеулавливания за 16 опытов был около 80% при начальной запыленности 8—12 мг/м3 и при сопротивлении слоя около 44 мм водяного столба. Испытание показало, что характерным для фильтра из минеральной ваты является быстрая утомляемость слоя (рис. 3). Пылеем,кость испытанных слоев составляет «а одну ячейку фильтра 20—21 г, или на 1 м! поверхности фильтрующего материала 80—87 г. При этом эксплоата-ционные возможности такого фильтра в условиях электросварочных цехов весьма малы. Бели считать, что скорость прохода воздуха, отнесенная к габариту фильтра, не должна быть менее 0,5 м/сек, что состав-__I
30
ляет на 1 м2 1 800 м!/час, то при средней запыленности в 12 мг/м3 такой фильтр может быть в работе всего 4 или 5 часов, причем в последние час-два сопротивление фильтра будет значительным —порядка 60—80 мм водяного столба; гари запыленности в среднем 7 мг/м3 фильтр уже может проработать до замены несколько дольше — 8—10 часов.
Рис 2
Рис. 3. Утомляемость фильтров из минеральный ваты с
битумом.
I — слой минеральной ьаты с битумом размером 0,5x0,5 м, вес слоя 600 г, сопротивление фильтра 43- 44 мм водяного столба, начальная запыленность возлуха 12 мг|м3; II- слой минеральной ваты с битумом весом 4С0 г, сопротивление слоя 43- 44 мм водяного столба, начальная запыленность воздуха
8 мг|м3
Для увеличения пылеемкости фильтра весьма целесообразно при сохранении основных габаритов ячейки максимально увеличить фильтрующую поверхность минеральной ваты и тем продлить время работы фильтра до его замены. Исходя из этого, следующие эксперименты были проведены при новой, специально сконструированной ячейке фильтра (см. рис. 2). Площадь фильтрующей поверхности ваты в этой ячейке равна 1 м2 при длине слоя 2 м и весе 2,2—2,3 кг. С таким слоем минеральной
ваты было сделано 2 испытания; при одном из них (17 опытов) скорость прохода воздуха через ячейку поддерживалась около 1 ад/сек, а при втором (20 опытов) — около 0,5 м/сек. Начальная гапыленность воздуха (в первой комнате) на протяжении этих опытов создавалась в пределах 5—9 мг/м3.
Испытания показали, что увеличение фильтрующей поверхности минеральной ваты в 4 раза значительно удлинило срок работы фильтра (за счет увеличения пылеемкости фильтрующего слоя). Если считать, что скорость прохода воздуха через фильтр не должна быть меньше 0,5 м/сек, то экснлоатация слоя минеральной ваты площадью в 1 м2, уложенного в ячейку 0,5X0,5 м, при начальной запыленности до 7—9 мг/м3 возможна в течение 16 часов, т. е. «а протяжении 2 рабочих
<е■»/ о I г з 4 ¡г 7 в з ю п /г и н н а /7 /з /з &
время ра Я ота Фильтра
Рис. 4. Сопротивление фильтра.
I—при скорости движения «оздуха 1 м|сек; II—при скорости движения воздуха 0,5 ы'сек
смен. Наиболее эффективные результаты в этом отношении были получены при первом испытании, когда через фильтр было пропущено около 9 600 м3 воздуха при запыленности в среднем около 8 мг/м3. Дальнейшее экспериментирование с ним уже было невозможно ввиду возросшего сопротивления слоя. При втором испытании через фильтр было пропущено 7 150 м3 воздуха при средней начальной запыленности 6,5 мг/м3. Эффективность пылеулавливания испытанных слоев минеральной ваты, определяемая весовым опособом, составляла для первого слоя в среднем около 89% и для второго слоя (при меньшей скорости) —даже около 98%. На рис. 4 даны кривые сопротивления фильтра, соответствующие указанным выше испытаниям (при скорости прохода 1 и 0,5 м/сек). Из рис. 4 видно, что после увеличения 'сопротивления фильтра до 70—80 мм водяного столба работа его уже практически невозможна ввиду резкого повышения сопротивления. При скоростях прохода воздуха в 1 м/сек это наблюдалось после 11 —12 часов работы, а при скорости в 0,5 м/сек—• после 18 часов.
Пылеемкость слоев, если считать все проделанные опыты, составит по первому слою 69 г на одну ячейку, а по второму слою — 45,5 г.
Примененный при испытаниях счетный метод не позволил оценить общую эффективность фильтра, так как в очень большом количестве проб, отобранных в первой комнате (до фильтра), подсчет пыли был невозможен из-за чрезвычайно густой пылевой дорожки. Этот метод позволил лишь установить меньшую эффективность пылеулавливания в начале экоплоатации фильтра и ее нарастание с удлинением периода эксплоата-ции. Во второй комнате после фильтра запыленность по счетному методу
была неизменно высока при всех опытах и колебалась в пределах от 3 000 до 10 000 пылинок1. Дисперсность пыли как до, так и после фильтра чрезвычайно велика — 99,9% пылинок имеют размеры до 1 ц.
Необходимо отметить, что электросварочный аэрозоль относится по своему химическому составу к токсическим аэрозолям, а поэтому при оценке запыленности здесь наиболее важно знать весовое содержание пыли в 1 м3 воздуха. При наших испытаниях содержание марганца в воздухе, прошедшем через фильтры, колебалось от 0,018 до 0,03 мг/м3.
Для сравнения о минеральной ватой как в отношении эффективности, так и в отношении пылеемкости было проведено испытание фильтра из 4 и 6 слоев лигнина. Одно испытание было сделано с фильтром поверхностью в 0,25 м2 и второе с фильтром в 1,0 м2. Эти испытания показали, что фильтр из лигнина при довольно высокой эффективности в отношении пылеулавливания (около 90%) весьма быстро утомляется: уже после первого опыта скорость прохода воздуха через фильтр составляла всего 0,4 м/сек, таким образом, пылеемкость слоев лигнина оказалась еще меньшей, чем слоя минеральной ваты. В таблице приводятся сравнительные данные по пылеемкости испытанных нами фильтров.
Наименование фильтрующего материала Пылеемкость на 1 ячейку 0,5x0,5 м в г Пылеемкость на 1 м5 фильтрующего материала в г Пылеемкость на 1 м2 габарита фильтра в г
Слой материала размером U,5x0,5 м (S-0.25 м2).....
•) минеральная вата с битумом; скорость прохода воздуха от 0,6Ь до 0 25 м/сек...... 20 80 80
б) то же при скорости прохода воздуха от 0,9 до 0,3 м,сек; вес слоя—400 г....... 21,8 87 87
в) лигнин четырехслойный; скорость прохода воздуха от 1 до 0,36 м/сек........ 10 40 40
Слой материала размером 0,5X2 м (S=l ы2).......
а) минеральная вата с битумом; скорость прохода воздуха от 1 до 0,4 м/ceir, вес слоя 2150 г ........... 69 69 276
б) то же, скорость прохода воздуха от 0,5 до и,35 м/сек; вес 2 300 г......... 45,5 45,5 132
в) то же с одним слоем лигнина; скорость прохода воздуха от 1 до 0,5 м/сек........ 45,4 45,4 181
г) лигнин шестислойный, скорость прохода воздуха от 1 до 0,4 м/сек......... 15 15 60
Из таблицы видно, что пылеемкость минеральной ваты значительно больше, чем пылеемкость лигнина, и применение в данном случае минеральной ваты для очистки воздуха от пыли более целесообразно.
1 Определение запыленности производилось счетчиком СН-2.
3 Гигиена и санитария, J4 6
33
Как известно, в процессе электросварки выделяется в воздух не только пыль окиси железа и окиси марганца, но и газы — окислы азота и окись углерода. Контрольный отбор проб на эти газы в наших опытах показал, что при работе установки на полную рециркуляцию (в течение 1—3 часов) содержание в воздухе этих газов составляло: окислов аэота— 0,0015—0,004 мг/л, в 'Среднем 0,002 м<г/л, а окиси углерода—в среднем 0,01 мг/л, т. е. не превышало уровня предельно допустимых концентраций.
Выводы
1. Эффективность минеральной ваты с ¡битумом в отношении очистки воздуха от электросварочной пыли при начальной запыленности в 10 мг/м3 составляет не менее 80%, а при отдельных испытаниях даже 90% и выше; при этом содержание пыли в воздухе после фильтра в подавляющем большинстве опытов не превышало 1 мг/м3.
2. При фильтрации воздуха через слой минеральной ваты содержание марганца в нем снижалось с 0,21 мг/м3 до 0,018 мг/м3, т. е. примерно в 12 раз.
3. Содержание в воздухе окислов азота и окиси углерода, несмотря на полную рециркуляцию, осуществляемую установкой, было в пределах допустимой концентрации.
4. Применение минеральной ваты для очистки воздуха от электросварочных аэрозолей возможно только при небольшой воздушной нагрузке :на 1 м2 фильтрующего слоя (ориентировочно не превышающей 450—600 м3/час), так как при увеличении нагрузки сопротивление слоя настолько возрастает, что фильтр практически может работать только весьма короткий период.
Применение рециркуляции (воздуха может быть допустимо только при условии очистки и подачи воздуха самостоятельными рециркуляционными агрегатами, устанавливаемыми на местах сварки, причем загрязненный воздух должен забираться из верхней зоны помещения, а очищенный воздух — подаваться в рабочую зону.
Фильтрующее устройство должно быть конструктивно выполнено в виде ячеек с зигзагообразным расположением в них слоя минеральной ваты.
Расчет воздухообмена в цехе должен быть сделан с учетом остаточной запыленности в рециркулируемом воздухе. Исходя из этого, определяется объем подачи в цех свежего наружного воздуха.
Учитывая не всегда хорошую экоплоатацию вентиляционных установок и выделение при электросварке, помимо пыли, и некоторого количества тагов, 'объем подачи 'свежего 'воздуха в нех в холодный период должен быть не менее 30% от величины общего воздухообмена, необходимого при отсутствии рециркуляции (т. е. составлять 700—1 000 м3/час на 1 кг расходуемых электродов).
5. Пылеемкость слоя минеральной ваты площадью в 1 м2 составляла в наших опытах в среднем 229 г. Продолжительность эксплоатации такого фильтра при начальной запыленности 5 мг/м3 и скорости прохода
229000
через ячейку фильтра в 0,5 м/сек должна быть 5Х18(10= 25 часов, т. е.
примерно сутки, или три рабочих смены. Конечно, при начальной запыленности большей, чем 5 мг/м3, срок эксплоатации и смены фильтров соответственно сократится.
6. Целесообразность и рентабельность применения фильтра из минеральной ваты в электросварочных цехах должны решаться в каждом конкретном случае. Полагаем, что наиболее целесообразно фильтрующее устройство может быть применено в небольших по объему цехах при сравнительно небольшой или средней нагрузке по электросварочным работам.
7. Применение минеральной ваты для очистки рециркуляционного воздуха в электросварочных цехах может дать экономию в стоимости энашюатации приточной вентиляции по ©равнению со стоимостью пара для подогрева воздуха в 4—8 раг.
К. А. Аршинов
О денатурации белков молока при его термической
обработке
Из кафедры общей гигиены Киргизского медицинского института
Термическая обработка молока при некоторых условиях влечет за собой денатурацию его белков, что может привести к некоторой потере биологической ценности молока.
Белок молока состоит главным образом из казеина. Кройт показал, что казеин относится к гидрофильным белкам, т. е. к белкам, частицы которых, кроме электрозаряда, имеют водную среду — гидрофильную оболочку, чем они отличаются от гидрофобных белков, имеющих только электрозаряд. Однако он утверждает, что 'гидрофильные свойства белка молока выражены слабо.
Как известно, белок, денатурированный теплом, утрачивает свои гидрофильные свойства, лишается гидратной оболочки, а в изоэлектрической точке, потеряв электрозаряд, теряет и свою коллоидную устойчивость, причем наступает коагуляция.
Казеин в этом отношении составляет некоторое исключение: гидратация у «азеина в изоэлектрической точке настолько мала, что частички его не могут удержаться в растворе и коагулируют, если не применяется дегидратирующий агент.
Таким образом, устойчивость казеина связана не столько с гидратной оболочкой, сколько с электрозарядом. В этом отношении казеин цриближается к гидрофобным ¡коллоидам.
Имея в виду указанные особенности казеина, мы решили изучить, при каких значениях рН казеин (оказывается в изоэлектрическом ¡состоянии. Это было нами сделано порознь для сырого и кипяченого молока.
Литературные данные указывают, что казеин свежего коровьего молока имеет изоэлектричбскую точку, колеблющуюся в пределах 4,6 и 4,7. Сведений об изоэлектрической точке казеина, подвергнутого термической обработке, найти не удалось. Поэтому нам пришлось поставить отдельные опыты по определению изоэлектричеакой зоны для сырого и кипяченого молока. Мы считаем, что определение изоэлектрической зоны казеина следует производить без предварительного выделения его из молока (как это делал Михаэлис); теоретически это более обосновано, ибо белки при этом остаются в естественной среде с разносторонними ее влияниями. у
Методика опыта была следующая: молоко освобождали от жира путем 10-минутного центрифугирования, часть молока перед центрифугированием предварительно кипятили в колбе на электроплитке в течение 10 минут. Обезжиренное сырое и кипяченое молоко разливали в 9 пробирок по 0,2 мл в каждую, после чего в пробирки добавляли по 0,8 мл буферной жидкости (уксусная кислота и уксуснокислый натрий) с различными значениями рН (от 3,5 до 6,0); смесь хорошо перемешивали и пробирки помещали в термостат на 20 минут при 27° (проба 1 и 2) и на 18 часов в условиях комнатной температуры — 22—23° (пробы 3 и 4). Результаты отмечали через 20 минут. Полученные данные приведены в табл. 1
3*
35
