CC BY
4
5% раствора КСЮз, после чего воздушная струя проходит через газовые часы 2, которыми измеряется объем аспирированного воздуха, и через водный манометр 3, -с помощью которого определяется сопротивление. Скорость воздушной струи регулируется при помощи зажима / (см. рис'. 1). Чтобы эталонирование было более точным, измеряется скорость воздушной струи газовыми часами (как показано на рис. 2) в продолжении 5—6 часов. Учитывается объем гоздуха по показаниям газовых часов. Объем воздуха, прошедшего через газовые часы, делится на время аспирации, находится скорость воздушной струи, выраженная в литрах в час или литрах в минуту. После этого газовые часы удаляются. С помощью манометра регулируется сопротивление воздушной струи, как при эталонировании, после чего убирается и манометр. Этим эталонирование заканчивается.
Аспиратор действует непрерывно. Один раз в сутки необходимо перезарядить поглотители поглотительным раствором; операция эта продолжается 5—10 минут. В зависимости от характера исследования перезаряжение поглотителей может производиться через 2—3 часа, что благоприятствует проведению динамических исследований. Обыкновенно аспиратор монтируется в помещении с водопроводом и канализацией. Это предохраняет его от замерзания в зимнее время. Всасывание атмосферного воздуха для исследования производится через воздушный зонд. Для этой цели мы использовали каучуковые или стеклянные трубки диаметром 10 мм.
Зная время аспирации, находят объем воздуха, прошедшего через поглотительный раствор. Поглотительный раствор переливается в пробирки, поглотители ополаскиваются несколько раз дистиллированной водой и снова заряжаются поглотительным раствором, после чего приключаются к аспиратору для следующего исследования. Аспиратор внедрен в практику и дает хорошие результаты.
Выводы
!. Предлагаемый нами стационарный непрерывно действующий водный аспиратор годен для проведения санитарно-гигиенических исследований загрязнения атмосферного воздуха газами преимущественно сернистым ангидридом.
2. Аспиратор допускает проведение динамических исследований без необходимости постоянного присутствия человека.
3. Аспиратор доступен по устройству и обслуживанию.
4. Расход воды не более чем в 10 раз превышает объем аспирированного воздуха.
ЛИТЕРАТУРА
Алексеева М. В., Андронов Б. Е., Г у рви ц С. С. и др. Определение вредных веществ в воздухе производственных помещений. М., 1954. — Б у р ш-тейн А. И. Методы санитарно-гигиенических исследований. Киев, 1950. — Он же. Методы исследования запыленности и задымленности воздуха. Киев, 1954. — Рязанов В. А. Санитарная охрана атмосферного воздуха. М., 1954.
Поступила 21/1У 1958 г.
Я -й
ПРИБОР ДЛЯ ОЦЕНКИ ПЫЛЕУЛАВЛИВАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ СМАЧИВАТЕЛЕЙ
С. А. Никитина, А. Б. Таубман Из Института физической химии Академии наук СССР
Наши работы по физико-химическому исследованию смачивателей, применяющихся при борьбе с силикозоопасной пылью, показывают, что в основе механизма их пылеулавливающего действия лежат физико-химические закономерности. Эффективность этого действия весьма специфична, будучи связана с молекулярной структурой и коллоидно-химическими свойствами поверхностно активных веществ. Поэтому возможность экспериментальной оценки свойств смачивающих добавок в воде приобретает большой интерес. Вместе с тем в ближайшие годы в связи с широкой постановкой произволе! ва синтетических поверхностно-активных веществ будет создана реальная возможность использовать для борьбы с силикозоопасной пылью недефицитные и доступные по стоимости смачиватели. В этих условиях их применение стано-
вится одним из наиболее простых и достаточно эффективных средств повышения пылеулавливающей способности воды при мокром бурении шпуров или при орошении ви тающей пыли. В связи с этим в данной статье описывается разработанный нами прибор для оценки эффективности пылеулавливающего действия раствора смачивателей. Этот прибор, представляющий собой усовершенствованную конструкцию ранее применявшегося в Институте физической химии Академии наук СССР прибора, позволяв^ получать хорошо воспроизводимые и надежные результаты. Прибор основан на принципе улавливания частиц витающей пыли каплями жидкости, падающими в запыленном пространстве.
Пылеулавливание каплями воды и раствора смачивателя производится одновременно в одном опыте, т. е. при одной и той же концентрации пыли в приборе, создаваемой однократным распылением ее навески. Это позволя. ет резко повысить воспроизводимость результатов измерений. Кроме того, в том же опыте учитывается количество свободно оседающей за время измерения пыли, характеризующее величину поправки к показаниям нефелометра, с помощью которого по мутности суспензий определяются количества пыли, захваченной соответственно каплями воды и раствора смачивателя.
Важно отметить, что «статические» условия образования аэрозоля в отсутствии воздушных потоков, обеспечивая однородность распределения частиц пылевого облака по всему объему камеры, вместе с тем создают возможность фракционировать полидисперсную пыль по степени дисперсности в самом приборе. Желательная степень дисперсности может быть задана и регулироваться временем оседания пыли при расчете его по формуле Стокса (в предположении, что частицы имеют сферическую форму) с последующей проверкой размеров частиц микроскопическим путем.
Такое фракционирование (воздушная «сепарация») исключает всякое влияние на результаты измерений «возраста» пыли, склонности ее к «слеживанию» и т. д.
Прибор (см. рисунок) состоит из пылевой камеры, в которой помещаются распылитель /, три бюретки (одна— для воды и две — для растворов смачивателя) 2 и стаканчики 3, из которых один служит для сбора свободно оседающей пыли. Стаканчики помещаются на подвеске, закрепленной на крышке камеры 4, и закрываются крышками, сбрасываемыми перед началом измерения при помощи электромагнита, помещенного вне прибора.
Пылевая камера представляет собой большую бутыль с обрезанным дном, имеющую при диаметре около 25 см и высоте около 60 см объем«г25—30 л. Эбонитовая крышка, плотно прижатая через резиновую прокладку к эбонитовому кольцу, надетому на верхнюю часть бутыли, герметически закрывает камеру, что предотвращает выделение пыли в атмосферу и позволяет отводить ее через специальную трубку в вытяжную вентиляцию.
В крышке прибора на резиновой пробке вставлен распылитель, представляющий собой стеклянную изогнутую трубку диаметром 10—12 мм. Навеска пыли (0,1—0,2 г) помещается в прямолинейную часть трубки, к которой с помощью резинового шланга подводится сжатый воздух (давление 0,3—0,4 атм). Внутри распылительной трубки сделаны «шипы», которые позволяют осуществить равномерное распыливание навески без «выбросов».
Пыль предварительно высушивается при 105—110°. просеивается через сито (5000—6000 отверстий на 1 см2) и сохраняется в закрытых бюксах в эксикаторе. Во избежание попадания в прибор влаги и слипания частиц пыли воздух до поступления в распылительную трубку осушается в длинной хлоркальциевой трубке (длина около 50 см).
Бюретки для воды и раствора смачивателя объемом по 25 мл закрепляются в специальных держателях, вделанных в крышку прибора таким образом, чтобы своей ниж ней частью они входили в камеру на 8—10 мм. Каждая бюретка снабжена двумя кранами — обычными и микрокраном, который позволяет регулировать скорость обра зования капель.
Высота падения капель в запыленном объеме должна составлять не менее 40—50 см для того, чтобы за время падения они смогли уловить достаточное количество частиц пыли. В нижней части камеры на специальной подвеске, также прикрепленной
к крышке, помещаются 4 стеклянных приемника для собирания капель и пыли. Для этой цели удобно применять стандартные склянки из-под пенициллина емкость» 22—25 мл и с диаметром горлышка \2—14 мм. При большем диаметре в приемник попадает более значительное количество свободно оседающей пыли, что увеличивает величину поправки к результатам (см. ниже) и несколько снижает точность измерений. С целью снижения количества свободно оседающей пыли стаканчики во время запыления камеры, как указывалось выше, закрываются легкими крышками, скрепленными друг с другом в одно целое проволокой. Непосредственно перед измерением крышки авю-матически сбрасываются при помощи электромагнита. Для того чтобы при этом внутрь стаканчиков не попала пыль, собравшаяся на крышках, они снабжаются, бортиками и смазываются тонким слоем клея. Прибор устанавливается в строго вертикальном положении так, чтобы капли, отделяющиеся от кончиков бюреток, попадали через горлышко внутрь приемных стаканчиков.
Прибор позволяет оценивать как общую эффективность действия смачивателей, связанную одновременно с увеличением дисперсности капель и с гидрофилизующим действием их адсорбционных слоев, так и адсорбционный эффект, выделяя его из суммарного действия. Для этого в первом случае при одном и том же исходном объеме воды и раствора используются бюретки с капиллярами (кончиками) одинакового сечения, так что число капель для воды и раствора оказывается различным за счет различий в поверхностном натяжении. Во btodom случае подбираются кончики бюреток различного сечения так. чтобы размер капель был для воды и растворов точьо одинаков.
Подбор необходимого сечения отверстия кончика легко осуществить, если он имеет коническую форму. Укорачивая кончик и подсчитывая каждый раз число капель, вытекающих из него, можно получить такое сечение, при котором образуются капли нужного размера. Во всех измерениях объем жидкости, расходуемый в одном опыте, сохраняется одним и тем же и составляет 10 мл.
Для проведения опыта с пылевой камеры снимается крышка. Бюретки закрепляются в зажимах и наполняются соответственно водой и растворами смачивателя. После «того подбирается степень открытия микрокранов, позволяющая образовывать капли с постоянной скоростью, например, таким образом, чтобы объем жидкости в 10 мг вытекал каплями за 3 минуты. Затем на стаканчики накладываются крышки, смоченные по верхней поверхности клеем. Камера плотно закрывается крышкой, навеска пыли помещается в распылительную трубку, которая соединяется каучуком через хлоркальциевую трубку с источником сжатого воздуха, после чего проводится опыт.
Запыление камеры током воздуха производится в течение одной минуты до полного распыления навески, после чего сжатый воздух отключается от системы. Включая электромагнит, сбрасывают с приемных стаканчиков крышки и одновременно полностью открывают простые краны бюреток (при частично открытых в отрегулированном заранее положении микрокранах). По истечении трех минут, когда из бюреток вытечет точно по 10 мл жидкости, краны закрываются и приемные стаканчики, содержащие суспензии пыли (первый, второй и третий стаканчики) и некоторое количество сухой пыли (четвертый стаканчик) извлекаются из прибора. Опыт повторяется 15—20 раз и окончательный результат получается как среднеарифметическое из этого числа определений. Точность измерений составляет +10%.
Количество пыли, захваченной каплями жидкости, определяется с помощью нефелометра НФМ путем измерения мутности суспензий, образованных пылью. Так как частицы суспензий в чистой воде могут коагулиоовать, вследствие чего мутность суспензий будет постепенно изменяться, то для стабилизации к ней добавляют раствор исследуемого смачивателя до концентрации, используемой в опыте. Тем же раствором заливается пыль, свободно осевшая в одном из приемников. Мутность этой суспензии учитывается в виде попоавки к показаниям нефелометра для суспензий пыли в воде и в растворе. Мутность (М) в нефелометре определяется, как отношение яркости (BJ испытуемой среды (суспензии) к яркости (Во) эталона (призма из мутного стекла, мутность которой принята за единицу)—М = В/В0, т. е. выражается относительными величинами.
В качестве иллюстрации приводим пример обработки экспериментальных данных и оценки пылеулавливающей способности 0,1% раствора смачивателя ДБ.
После окончания опыта содержимое всех четырех стаканчиков разбавляется соответственно объему кюветы нефелометра до 25 мл. К первому стаканчику с 10 мл суспензии пыли в воде добавляется 10 мл 0,1% раствора ДБ и 5 мл дистиллированной воды. Ко второму и третьему стаканчикам с 10 мл суспензии пыли в 0,1% растворе ДБ добавляется по 15 мл дистиллированной воды. К четвертому стаканчику со свободно осевшей пылью добавляется 10 мл 0,1% раствора ДБ и 15 мл дистиллированной воды. Затем измеряется мутность полученные cvcnew-ий. Измеренные относительные значения мутности получаются как среднее из 15—20 опытов.
Для расчета пылеулавливающего действия вводим следующие обозначения:
Е— суммарный (общий) эффект пылеулавливания; Е —адсорбционный эффект пылеулавливания; r¡, г2 и г3 — радиусы сечения кончиков бюреток соответственно для воды и смачивателя при определении £ и £адс;#ь R2 и R3—соответственно радиусы капель, вытекающих из этих бюреток; М° — относительное значение мутности суспензии пыли, уловленной водой; М°с —относительное значение мутности суспен-
зии пыли, уловленной раствором смачивателя /?,#/?,); ЛГ'с аде — относительное
значение мутности суспензии пыли, уловленной раствором смачивателя (л, = г,, /?1 = /?г);Л1° — относительное значение мутности суспензии, полученной из свободно осевшей пыли.
Во все значения М° входит мутность дисперсионной среды. Относительные значения величин мутности будут равны: для смачивателя МС=М°—и для воды
МВ=М°В~<
Пылеулавливающая способность смачивателей:
£ = — и р _^садс Мв И £адс -
Пример: М°=0,39: М°=0,47; адс=0,45: Л*°=0,34. Отсюда получаем следующие исправленные значения величин мутности; Мв = 0,05; Мс = 0,13; Мс аДс = 0,11;
Полученный нами большой экспериментальный материал показывает, что описанный прибор позволяет получать точные и вполне воспроизводимые данные при исследовании зависимости пылеулавливающей способности смачивателей от их химического состава и молекулярного строения, от концентрации растворов и т. д., чте необходимо для рационального обоснования подбора рецептур смачивателей.
ЛИТЕРАТУРА
Ребиндер П. А., Серб-СербинаН. Н., Кордюкова С. А. В кн. Борьба с силикозом. М., 1953, т. 1, стр. 57—68. —Таубман А. Б., Никитина С. А. В кн.: Борьба с силикозом. М., 1955, т. 2, стр. 61—70 — Они же Докл. АН СССР, 1956, т. 110, № 4, стр. 600—603.
Поступила 11/Х 1956 г
* * а
