CC BY
4
УДК 613.632:678.746.221-074:543.54
Канд. хим. наук Е. Г. Иванюк, А. И. Кобзарь
ПРИМЕНЕНИЕ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО МЕТОДА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОДУКТОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ДЕСТРУКЦИИ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА
Харьковский научно-исследовательский институт гигиены труда и профзаболеваний
Полистирол является одним из многих полимеров, широко применяемых как теплоизолирующий материал в авиации, судостроении, автомобильной промышленности и других отраслях народного хозяйства. В последние годы проводятся комплексные исследования по выяснению возможностей использования вспененного полистирола — так называемого пенополисти-рола для изготовления моделей в литейном производстве. Применение пе-нополистирола на ряде предприятий для изготовления выжигаемых, выплавляемых и растворяемых моделей показало ряд его существенных преимуществ в технологическом и экономическом отношении по сравнению с другими материалами, используемыми для этих целей.
Технологический процесс различных видов литья по пенополистиро-ловым моделям осуществляется в интервале температуры от 400 до 1600°. В результате воздействия расплавленного металла на пенополистироловую модель происходит ее разрушение с выделением в воздух производственных помещений ряда токсических веществ, таких, как бензол, толуол, стирол, окись углерода и др. Выполнение саннтарно-технических и гигиенических мероприятий с тем, чтобы исключить возможности воздействия этих веществ на организм, связано с необходимостью разработки высокочувствительных методов определения продуктов термического распада пенополистирола в воздухе производственных помещений Описанные в литературе методы изучения продуктов термической деструкции пенополистирола являются неспецифичными и малочувствительными или же требуют труднодоступной и дорогостоящей аппаратуры. В частности, газометрический метод дает возможность устанавливать в основном суммарное содержание компонентов (М. П. Мищенко и соавт; В. А. Павлов). Масс-спектрометрический метод (С. П. Мадорский) в сочетании с дополнительными устройствами позволяет дифференцированно определять каждый из компонентов исследуемой газовой смеси с достаточно высокой точностью и чувствительностью, однако необходимость иметь стационарную аппаратуру и относительная сложность анализа мешают использовать этот метод, особенно в производственных условиях. Наиболее приемлемым для решения поставленной задачи следует считать газохроматографический метод (В. Р. Алишоев и В. Г. Бе-резкин), с помощью которого можно за короткое время разделить сложный комплекс химических соединений на их составные компоненты с последующим качественным и количественным определением каждого из них. Особыми достоинствами обладает пиролитическая газовая хроматография; посредством ее возможно осуществление пиролиза и аналитического исследования образующихся при этом соединений одновременно. Пиролитический спектр распада для каждого полимера является специфичным при стандартных условиях (температура пиролиза, постоянство условий хромато-графического анализа, конструкция пиролитической ячейки, величина пробы) и корригирует с их строением (В. Г. Березкин и соавт.).
Нами проведена разработка хроматографнческого метода, с помощью которого возможно было бы исследовать получаемые в широком диапазоне рабочих температур продукты пиролиза пенополистирола. Исследования выполняли на газовом хроматографе марки ОСНИ—18,3 производства ГДР с аргоново-ионизационным детектором. Разделение газообразных углеводородов осуществляли на силикагеле марки КСС, который предварительно был высушен при 400° в течение 6 ч. Величина зерен составляла 0,25—0,5 мм,
длина колонки 6 м, внутренний диаметр ее 4 мм. Жидкие углеводороды разделяли на сферохроме с нанесенным на его поверхность 1 % полиэтиленгли-кольадипината; длина колонки 2 м, внутренний диаметр ее 3 мм. Скорость газа-носителя аргона составляла 50 мл/мин. Исследование проводили в изотермическом режиме. Колонки термостатировали при 90°. Количественный анализ осуществляли путем измерения площадей пиков по заранее составленным калибровочным графикам.
Деструкцию пенополистирола проводили в атмосфере воздуха, в корундовой трубке длиной 600 мм с внутренним диаметром 16 мм. Нагрев осуществляли в трубчатой печи марки ESA производства ЧССР. По достижении заданной температуры
Результаты количественного определения продуктов пиролиза различных марок пенополистирола при температуре деструкции 1500°
Марка пенополистирола
образец пенополистирола с помощью корундового штока резким движением подавали в температурную зону нагрева. При этом имеющееся уплотнение на штоке герметически закрывало входную часть трубки. Ко второму концу пиролитической трубки заранее подсоединяли кран-дозатор и газовую пипетку для измерения объема выделяемого газа. Для подачи исследуемого газа в хроматограф использовали кран-дозатор. В случае значительной концентрации исследуемых веществ отбор пробы осуществляли из вакуумного шланга, соединяющего кран-дозатор с газовой пипеткой с помощью микрошприца.
В лабораторных условиях изучали продукты пиролиза пенополистирола марки ПСБЛ-2М в атмосфере воздуха при температуре деструкции 1000—1500°.
На основании результатов исследований установлено, что качественный состав продуктов деструкции пенополистирола при этих температурах в основном остается постоянным, тогда как количественное содержание некоторых компонентов изменяется в довольно широких пределах. При 1500° изучены продукты термической деструкции пенополистирола марок ПСБ, ПСБЛ-1М.ПСБЛ-2М и ПСБЛ-ЗМ с плотностью 0,034,0,024,0,022 и 0,034 г/см3 соответственно (см. таблицу).
Как показали исследования, наиболее приемлемым с санитарно-гигиенической точки зрения является пенополистирол марки ПСБЛ-2М; продукты его термической деструкции отличаются меньшим содержанием стирола, бензола и толуола, а также количеством выделенного газа, сажи и пиролизного остатка.
Продукты пиролиза со о с ПСБЛ-1М ПСБЛ-2М ПСБЛ-ЗМ
н8 10,3 12,2 12,4 12,8
со 6,7 2,7 3,2 2,7
сн4 7,7 7,7 5,7 7,7
С4н« 5,4 6,7 7,0 5,4
с2н2 0,6 1,2 1,1 1,0
С«нв 0,06 0,04 0,01 0,04
С^Нв 0,03 0,03 0,007 0,01
С*н8 0,06 0,07 0,06 0,04
Сажа 42,8 45,7 45,7 50,0
Пиролизный оста- 22,8 17,1 14,2 17,1
ток
Выход газа 1070 1070 1016 1070
(в см3/г)
Выводы
1. Разработан газо-хроматографический метод определения продуктов термической деструкции пенополистирола.
2. Проведено исследование продуктов пиролиза 4 образцов различных марок пенополистирола, отличающихся в основном плотностью, при температуре дейструкции 1500°.
ЛИТЕРАТУРА. АлишоевВ. Р., БерезкинВ. Г. Успехи химии, 1967, т. 36, с. 1287. — БерезкинВ. Г., ГоршуновО. Л., ГейдрихМ. А. Пластические массы, 1965, № 11, с. 53. — М а д о р с к и й С. Л. Термическое разложение органических полимеров. М., 1967, с. 32. — М и щ е н к о М. Л., Ф а р б е р о в И. Л. Богданов И. Ф. В кн.: Газификация и пиролиз топлив. М., 1964, с. 13. — Павлов В. А. Литейное произв., 1967, № 6, с. 27.
Поступила 22/У1 1972 г.
УДК 628.321.1:[в14.71 + 613.1БВ
Э. В. Рыхтер
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ЖИДКОСТНЫХ ПОГЛОТИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ
Пермский политехнический институт
Эффективность поглотительного прибора характеризуется его поглотительной способностью и сопротивлением. Чем выше поглотительная способность и меньше сопротивление, тем больше коэффициент эффективности. В общем виде он представляется формулой:
Л = * "я , 0)
где'Р — коэффициент поглощения; Н — сопротивление поглотительного прибора (в мм или см вод. ст.); К — коэффициент размерности.
В том случае если принять сопротивление в сантиметрах водного столба, то К= 1 и формула (1) примет вид:
Р
Л = "я (2)
Для получения высоких значений коэффициента эффективности в тех случаях, когда это возможно, следует заполнять поглотительный прибор меньшим количеством поглотительного раствора. Для прибора «1Р», разработанного автором этой статьи, можно пользоваться экспериментальными данными табл. 1.
Таблица 1
Зависимость коэффициента Р от количества поглотительного раствора
Количе- Хлористый Сернистый Хлор Аммиак
ство по- водород ангидрид
глотитель-
ного рас- концен-
твора концентра- концентра- концентра-
(в мм) р ция (в мг/м») Р трация (в мг/м') Р ция (в мг/м») Р ция (в мг/м*)
1 1 30—40 0,43 16 . 0,8 2 0,91 6—100
2 1 20—30 0,70 20 0,95 2—4 0,97 83—100
3 1 10—20 0,75 30 0,95 19—22 0,98 32—80
4 1 4—10 0,81 20 1,0 10—15 0,98 20—60
5 1 2—40 1,0 10 1,0 9—10 1.0 30—120
Уменьшение количества поглотительного раствора с 5 до 1 мл при скорости аспирации 0,5 л/м, увеличивает коэффициент эффективности поглотительного прибора «1Р» с 0,92 до 0,99 при полном поглощении хлористого водорода (Р= 1).
В том случае, если поглощение газа, пара и тумана вредного вещества сопровождается химической реакцией, для определения коэффициента поглощения применима формула:
р=/оо=/(/с£^), (3)
3 Гигиена и санитария № 2
65
