CC BY
10
к ВОПРОСУ очистки ВЕНТИЛЯЦИОННОГО ВОЗДУХА ОТ ТЕТРАЭТИЛСВИНЦА
Доцент А. С. Архипов, кандидат химических наук П. И. Богатков, инженер И. В. Орешкевич, кандидат медицинских наук Н. В. Серединина
Из Горьковского института гигиены труда и профессиональных заболеваний Министерства здравоохранения РСФСР
Первоочередной задачей органов здравоохранения, согласно решениям XIX съезда КПСС, является профилактика заболеваний. К числу основных мер профилактики следует отнести мероприятия, направленные на снижение или полную ликвидацию загрязнений наружной атмосферы, которые образуются за счет выбросов промышленными предприятиями различных токсических веществ и пыли.
При производстве тетраэтилсвинца (ТЭС) и этиловой жидкости наблюдается выброс в наружную атмосферу значительных объемов вентиляционного воздуха. По материалам работы А. С. Архипова «Гигиеническое значение загрязнения атмосферы заводских площадок химических производств» ', концентрации ТЭС в вентиляционном воздухе, выбрасываемом в производстве ТЭС в атмосферу, колеблются от 0,79 до 36 мг/м3 и в производстве этиловой жидкости от 0,13 до 2,02 мг/м3. Необходимо отметить, что вентиляционный воздух является основным фактором загрязнения наружной атмосферы тетраэтилсвинцом в указанных выше производствах.
Тетраэтилсвинец относится к числу высокотоксических веществ, оказывающих неблагоприятное влияние на организм человека в крайне небольших концентрациях. По материалам указанной выше работы А. С. Архипова, хронические формы интоксикаций развиваются при действии таких концентраций ТЭС, как тысячные и десятитысячные доли миллиграмма на литр воздуха. Молекула ТЭС очень устойчива и долго сохраняется в условиях внешней среды. В настоящее время для борьбы с различными промышленными загрязнениями атмосферы широко применяется очистка хвостовых газов, которые представляют собой различные технологические выбросы из основной производственной аппаратуры. Однако до сих пор в практике нашей промышленности имеется мало примеров очистки от различных токсических загрязнений вентиляционного воздуха, так как при решении этой задачи возникают огромные технические трудности. Во-первых, вентиляционный воздух на промышленных предприятиях выбрасывается в больших объемах, миллионами кубометров в сутки. Естественно, что нелегкой технической задачей является очистка таких огромных объемов воздуха на малогабаритных установках. Во-вторых, вентиляционный воздух содержит относительно небольшие концентрации токсических веществ, а очистка воздуха от малых концентраций токсичеоугх веществ представляет серьезные трудности.
На обследованных нами предприятиях, несмотря на выброс вентиляционного воздуха на большую высоту (50 и 75 м), не достигается необходимого снижения концентрации ТЭС. Высокая токсичность ТЭС, стойкость его молекулы в условиях внешней среды, недостаточное разбавление вентиляционного воздуха даже при выбросе его на высоту 50 и 75 м— все это вызывает необходимость очистки вентиляционного воздуха от тетр аэтилсвинца.
Для этого был использован водно-химический фильтр конструкции И. В. Орешкевича. Опытная установка фильтра представляет собой горизонтальный цилиндрический резервуар длиной 100 см и диаметром 80 см. В нижней половине цилиндра в торцовых стенках укреплены два вала, 1
1 Тезисы докладов научной сессии санитарно-гигиенических институтов и кафедр гигиены медицинских институтов 1953 г.
на которых насажено по 12 дисков-распылителей, вращающихся при помощи мотора (0,25 квт) в разные стороны с окружной скоростью 15—20 м/сек. В цилиндр заливается жидкость, содержащая тот или иной реактив для поглощения ТЭС. Уровень жидкости в аппарате устанавливается до частичного затопления дисков на 50—100 мм и контролируется по водомерному стеклу.
Фильтр работает по принципу распыления жидкости, заливаемой в цилиндр, чем создается большая удельная поверхность вещества, применяемого для улавливания ТЭС. Достоинством фильтра является незначительное сопротивление. Он работает при скорости протягиваемого воздуха 0,3—0,6 м/сек. Ниже приводится схема фильтра (см. рисунок).
Эффективность работы фильтра определяли путем одновременного забора проб воздуха до и после фильтра с последующим анализом его на ТЭС. Для каждого анализа протягивали 6,3 л воздуха.
7 1.7 6 ¡6
Модель мокрого химического фильтра для очистки вытяжного вентиляционного воздуха в производстве тетраэтилсвинца.
I—электромотор; 2—муфта: 3—опорный подшипник; 4—вал; 5—распиливающий диск; 6—элн-минатор; 7 — отбойный щиток; 8, 9—кронштейны; 10 — ножки; 11 — приточный и вытяжной штуцер; 12—смотровое стекло; 13—спускной вентиль; 14—люк со смотровым стеклом; 15—водомерное стекло; 16—трубка для пополнения жидкостью; 17—корпус фильтра.
Всего по данной работе было забрано и проанализировано 406 проб воздуха. Сорбентом служил 0,5% спиртовой раствор иода. ТЭС определяли колориметрически с помощью дитизона. Работа по проверке эффективности очистки вентиляционного воздуха от ТЭС при использовании различных сорбентов была поставлена в заводских условиях.
Исходя из физико-химических свойств ТЭС, требующего для разрушения его молекулы сильных окислителей, например, хлора, брома, иода, или основываясь на физических свойствах ТЭС, растворимости в органических растворителях, а также принимая во внимание экономичность очистки, мы остановились на следующих сорбентах: хлорной воде, отработанных смазочных маслах и керосине.
Кроме того, мы испытали возможность конденсации и эмульгирования паров ТЭС 10% раствором щелочи и мыльной водой. Через фильтр протягивали вентиляционный воздух, выбрасываемый из цеха в вентиляционную трубу. Вначале были поставлены опыты по очистке воздуха от ТЭС 10% раствором щелочи. Скорость воздуха, проходящего через фильтр, была 0,3 м/сек, температура—11,2*. При этом были получены следующие данные (табл. 1).
Как видно из табл. 1 концентрации ТЭС в 10 приведенных опытах были в пределах от 1,22 до 2,3 мг/м*. Средний процент очистки был низок — 19,6.
С отработанным смазочным маслом было поставлено 10 опытов. Скорость протягивания воздуха через фильтр составляла 0,6 м/сек. При этом получены следующие данные (табл. 2).
Таблица 1
Эффективность очистки воздуха от ТЭС 10% раствором щелочи
Концентрация ТЭС (в ыг/м3)
до фильтра после фильтра до фильтра после фильтра
. 1,22 0,92 2,30 1,84
1,38 1,07 2,30 1,99
1,53 1,22 1,84 1,53
1,38 1,07 1,99 1,53
1,83 1,38 2,30 1,99
Как видно из табл. 2, опыты с распылением отработанного смазочного масла дали неудовлетворительные результаты, средний процент очистки составлял 30,9.
Таблица 2
Эффективность очистки воздуха от ТЭС отработанным смазочным маслом
Концентрация ТЭС (в мг/м3) Концентрация ТЭС (в мг/м8)
м опыта до фильтра после фильтра № опыта до фильтра после фильтра
1 2 3 4 5 1,91 1,01 1,15 1,53 2,14 1,01 0,62 0,62 0,88 1,39 6 7 8 9 10 1,76 2,45 2,29 1,91 1,91 1,65 1,76 1,76 1,65 1,15
Следующие опыты были поставлены с использованием для зарядки фильтра добавок к воде моно- и диэтилфенилполигликолевых эфиров. Добавлялось 10 мл эфиров на 84 л воды (большие количества моно- и диэтилфенилполигликолевых эфиров вызывали обильное образование пены, забивавшей фильтр). Скорость просасывания воздуха в фильтре была 0,3 м/сек, температура 'воздуха — 20°. Результаты 20 опытов приводятся в табл. 3.
Обращает на себя внимание крайняя неравномерность очистки воздуха от ТЭС при использовании данного сорбента. В ряде опытов (№ 2, № 9) получен нулевой эффект. В ряде опытов очистка воздуха достигала 60—66%. Средний процент очистки, по данным всех 20 опытов, равен 40.
Известно, что добавка к воде небольших количеств хозяйственного мыла сильно повышает ее эмульгирующие свойства. Поэтому для проверки эффективности очистки воздуха от ТЭС мы использовали 1 и 3% растворы хозяйственного мыла: при применении 1% раствора хозяйственного мыла и скорости просасывания воздуха через фильтр 0,3 м/сек мы
Таблица 3
Эффективность очистки воздуха от ТЭС добавками к воде моно- и диэтилфенилполигликолевых эфиров
Концентрация ТЭС (в мг/м3)
Концентрация'ТЭС (в мг/м3)
№ опыта до фильтра после фильтра № опыта до фильтра после фильтра
1 3,0 2,0 11 4,0 2,0
2 2,5 2,5 12 6,0 2,0
3 3,0 2,0 13 6,0 3,0
4 2,5 1,5 14 6,0 4,0
5 4,0 1,5 15 1,38 1,07
6 4,0 2,0 16 0,61 0,46
7 4,0 2,5 17 1,07 0,37
8 5,0 3,0 18л 4,44 3,06
9 4,0 4,0 19 6,27 3,98
10 5,0 3,0 20 6,27 3,52
получили средний процент очистки 33,8; при скорости 0,6 м/сек — 33,6. Результаты опытов с 3% раствором хозяйственного мыла приводятся в табл. 4.
Таблица 4
Эффективность очистки воздуха <от ТЭС 3% раствором
хозяйственного мыла
Концентрация ТЭС (в мг/м3)
Концентрация ТЭС (в мг/м3)
№ опыта до фильтра после фильтра № опыта до фильтра после фильтра
1 3,45 2,03 6 2,93 1,77
2 3,56 2,03 7 3,56 1,77
3 3,56 1,77 8 4,33 2,29
4 2,68 1,65 9 3,69 2,14
5 2,80 1,77 10 4,20 2,29
Концентрации ТЭС в данных опытах колебались от 2,68 до 4,33 мг/м3, скорость просасывания воздуха была 0,3 м/сек, температура воздуха была 10°. Средняя эффективность очистки составила 43,9%.
Согласно литературным данным, ТЭС энергично реагирует с галоидами. Это позволило нам проверить эффективность применения хлорной воды для очистки воздуха от ТЭС. Хлорная вода была приготовлена насыщением водопроводной воды хлором из баллона. Скорость протягивания воздуха через фильтр составляла 0,3 м/сек, температура воздуху была 7°.
При опытах получены следующие результаты (табл. 5).
В данных опытах получена более высокая эффективность. При концентрациях от 1,34 до 3,36 мг/м3 средний процент очистки составлял 61,1.
Таблица 5
Эффективность очистки воздуха от ТЭС хлорной водой
Концентрация ТЭС (в мг/м3) Концентрация ТЭС в мг/м3)
№ опыта до фидьтра после ■ фильтра № опыта до фильтра после фильтра
1 2,30 0,77 8 2,30 1,07
2 1,34 0,56 9 3,06 1,53
3 1,53 0,76 10 1,38 0,31
4 1,53 0,92 11 3,21 0,76
5 2,60 1,38 12 3,06 0,76
6 2,60 1,15 13 3,36 0,92
7 1,68 0,76 1
Зная хорошую растворимость ТЭС в керосине, мы использовали керосин как сорбент в дальнейших опытах. Для первой серии опытов было взято соотношение между керосином и водой 1 : 6. Воздух протягивали со скоростью 0,3 м/сек, температура воздуха была 17,4°. Результаты применения керосина в фильтре следующие (табл. 6).
Таблица 6
Эффективность очистки воздуха от ТЭС керосином
Концент рация ТЭС (в мг/м3) Концентрация ТЭС @ мг'м3)
№ опыта до фильтра после фильтра № оиыта до фильтра после фильтра
1 2 3 4 5 1,53 1,68 1,15 1,38 1,15 0,15 0,15 0,12 0,12 0,09 6 7 8 4 9 10 1,91 1,76 1,15 1,01 1,01 0,60 0,45 0,09 0,11 0,11
Как видно из данных, приведенных в табл. 6, при небольших концентрациях ТЭС от 1,01 до 1,91 мг/м3 очистка воздуха достигла в ряде опытов 90% и выше. Средний процент очистки воздуха* составляет 85,5. Следующую серию из 10 опытов мы поставили при соотношении керосина и воды 2 : 5. Концентрации ТЭС в очищаемом воздухе колебались от 1,73 до 2,04 мг/м3, скорость воздуха была 0,3 м/сек. Средняя эффективность очистки составляла 88,7%, т. е. выше, чем в предыдущей серии опытов.
В следующей серии опытов испытания были проведены при том же соотношении между керосином и водой (2:5), но при скорости протягивания воздуха через фильтр 0,6 м/сек. Температура воздуха была 11°. Концентрации ТЭС в воздухе, поступавшем на очистку, были от 2,04 до 4,59 мг/м3. При этих опытах получен средний процент очистки 86,98.
В дальнейшей серии опытов с применением керосина и воды в соотношении 2 : 5 при концентрации ТЭС от 1,91 до 4,2 мг/м3 при 7,6° и скорости протягивания воздуха через фильтр 0,3 м/сек получена средняя
эффективность очистки 90,1°/». При этом в отдельных опытах процент очистки достигал 96.
Из описания фильтра и механизма его работы видно, что в воздухе распыляется только верхний слой сорбента. Поэтому керосин заливали в фильтр вместе с водой, что более экономично.
Регенерацию керосина можно проводить путем продувания через него сернистого газа или хлора. Лабораторные опыты показали, что в том и другом случае в керосине выпадает кристаллический осадок.
Процент очистки вентиляционного воздуха от ТЭС можно повысить еще за счет двух- или даже трехступенчатой очистки его, применив последовательно 2 и 3 фильтра.
Какие же концентрации ТЭС мы получили в наших опытах с керосином после очистки? Наименьшие концентрации ТЭС после очистки были 0,09—0,11 мг/м3. Наиболее высокие концентрации ТЭС после фильтра были 0,60—0,76 мг/м3. Средние концентрации ТЭС после фильтра в отдельных сериях опытов были 0,12; 0,27; 0,22; 0,21; 0,44; 0,29 мг/м3. Таким образом, после очистки на фильтре с применением в качестве сорбента керосина мы получаем в воздухе концентрации ТЭС порядка десятитысячных' долей мг/л. Какова токсичность этих концентраций? По материалам Горьковского института гигиены труда и профессиональных заболеваний Министерства здравоохранения РСФСР, длительный контакт с концентрациями ТЭС порядка десятитысячных долей мг/л вызывает развитие хронических интоксикаций. Н 101-54 не установлены предельно допустимые концентрации для ТЭС.
В отдельных работах имеются предложения об установлении предельно допустимой концентрации ТЭС для рабочих помещений на уровне 0.01—0,005 мг/м3. Для наружной атмосферы предельно допустимая концентрация ТЭС не установлена.
Приведенные выше средние концентрации ТЭС, полученные нами в воздухе после очистки на фильтре с использованием керосина в 12, 27, 24, 54, 42, 58, 88 раз, превышают предельно допустимые концентрации ТЭС._рекомендуемые для рабочих помещений.
При данном методе очистки воздуха от ТЭС, при выбросе его через трубы (высота 50—75 м) в верхнюю зону за счет разбавления можно получить снижение концентраций ТЭС в наружной атмосфере до предельно допустимых норм, рекомендуемых для рабочих помещений, и несколько ниже.
Выводы
1. Проверена эффективность применения для очистки вентиляционного воздуха от малых концентраций ТЭС 10% щелочи, 1 и 3% раствора хозяйственного мыла, раствора хлорной воды, моно-диэтилфенилполи-гликолевых эфиров, отработанных смазочных масел и керосина в соотношении 1 : 6; 2:5с водой.
2. Наибольшая эффективность получена при использовании смеси керосина с водой в соотношении 2 : 5 при скорости 0,3 м/сек. Процент очистки достигал 90,1—96.
3. Указаны способы регенерации керосина с использованием сернистого газа и хлора.
4. Достигнутые нами результаты очистки воздуха от ТЭС не являются достаточными, вследствие чего выброс воздуха после фильтра должен производиться через высокие трубы с'целью дальнейшего снижения концентраций ТЭС в наружной атмосфере за счет разбавления.
Поступила 6/Х 1951 г.
