CC BY
5
При исследованиях с мая 1954 г. по октябрь 1955 г. в камерах второй группы (<• кладкой из легковесного кирпича) температура воздуха в зонах выгрузки была значительно ниже по сравнению с камерами первой группы. Следовательно, легковесные огнеупорные материалы на ограждениях в кольцевых печах в сочетании с подачей больших объемов воздуха наряду с уменьшением интенсивности теплового облучения позволяют значительно снизить температуру воздуха в пространстве канала печи на рабочих местах выгрузчиков и в несколько меньшей мере — на рабочих местах садчиков.
Эти мероприятия в теплый период года (июнь—сентябрь) по измерениям в 1954 и 1955 г. при выгрузке изделий дали снижение температуры воздуха на 11,1—22,9° по сравнению с температурой воздуха, наблюдавшейся в камерах той же группы в 1953 г. при достаточно близкой температуре атмосферного воздуха. В момент садки изделий сиедняя температура воздуха за рассматриваемый период была снижена на 2,7—8,5°. Таким образом, использование указанных мероприятий позволяет снизить температуру воздуха в зонах выгрузки и садки ниже предельной температуры (40°), допускаемой правилами безопасности (§ 230) в промышленности огнеупорных материалов.
Существенным показателем, характеризующим улучшение метеорологических условий, явилось улучшение ритма работы и повышение производительности труда выгрузчиков при менее выраженных сдвигах физиологических функций. Так, подача больших объемов цехового воздуха в зону выгрузки позволила увеличить производительность труда выгрузчиков на Богдановическом заводе на 18%.
На Первоуральском динасовом заводе испытания проводились в сентябре 1954 г. на обжигательных горнах периодического действия (№ 9 и 17), работающих на каменном угле. В горне № 9 свод выполнен из обычного сводового динаса с объемным весом 1,8—1,9 г/см3, в горне № 17 — из легковесного динаса с объемным весом 1,09 г/см3. И здесь было выявлено определенное влияние легковесных сводов на снижение температуры воздуха в горне. В горне № 17 температура воздуха под сводом была ниже в среднем на 15°, чем в горне № 9. Разница между температурами воздуха под сводом и на высоте 1,7 м от пода горна при одновременном замере в одной вертикальной плоскости в горне № 17 состазила в среднем 7,8°, а в горне № 9— 17,5°.
При выборке обожженных изделий из горна № 9 выгрузчики ощущали жару, кожа лица была резко гиперемирована, имело место заметное потоотделение, чего не наблюдалось у тех же рабочих при работе в горне № 17.
Приведенные здесь данные об интенсивности теплового излучения и температуре воздуха в печах обжига при использовании сводов и стен из легковесных огнеупорных материалов позволяют сделать вывод о безусловной полезности их с гигиенической точки зрения.
Для получения большего гигиенического эффекта от легковесных сводов в кольцевых печах, работающих на твердом топливе, шлак в генераторах следует заливать водой заранее. Бесспорно, больший гигиенический эффект от легковесных огнеупоров следует ожидать в печах, работающих на газе.
ЛИТЕРАТУРА
Василевский П. А. Огнеупоры, 1953, № 2, стр. 61—64. — Временная инструкция по охлаждению водой зоны остывания киопича в кольцевых печах. М., 1953. — Глебов С. В. В кн.: Легковесные огнеупоры. М., 1945, стр. 5—30. — МамыкинП. С. Уральск, металлург., 1938, № 3, стр. 34—40. — Мее р А. Г. Огнеупоры, 1940, № 8—9, стр. 470—474. — Нохратян К. А. Строит, материалы, 1937, № 8, стр. 1—10. — Перевалов В. И. Технология огнеупоров. М., 1944. — Правила безопасности в огнеупорной промышленности. М., 1951.
Поступила 26/Ш 1956 г.
Я тйг
СРАВНЕНИЕ ЗАДЕРЖИВАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ РАЗЛИЧНЫХ ФИЛЬТРОВ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ВЕСОВОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ
ДЫМОВ
Старший научный сотрудник Е. В. Гернет
Из Горьковского научно-исследовательского института гигиены труда и профессиональных болезней
При определении весовой концентрации дисперсной фазы токсических аэрозолей на промышленных предприятиях обычно используется метод аспирации воздуха через фильтрующий материал с последующим растворением уловленных частиц и их химическим определением. В качестве фильтрующих материалов широкое распространение получили хлопчатобумажная вата и фильтровальная бумага. Для улавливания туманов и легко растворимых веществ находят применение гакже пористые стеклянные фильтры. Весовое количество частиц, задержанных фильтром, зависит в сильной степени от их размеров. Высокодисперсиые дымы окислов свинца, образующиеся при плавке метал-
лического свинца и его сплавов, окиси цинка при плавке латуни, окислов марганца', меди при процессах сварки, состоят из частиц, размеры которых лежат в пределах 2 р. и ниже. Сравнения задерживающей способности различных фильтрующих материалов
по отношению к высокодисперсному дыму с определенной кривой распределения частиц по размерам и рекомендаций наиболее подходящего для поставленной цели материала мы в доступной литературе не обнаружили. Для проведения эксперимента следовало выбрать, дым с наиболее распространенной и характерной для дымов физической структурой, получить нужную искусственную концентрацию которого было бы в достаточной степени просто.
Наиболее простым и удобным методом получения дыма оказался метод сжигания в синем пламени газовой горелки чистого тетраэтилсвинца, нанесенного на фильтровальную бумагу При этом получается высокодисперсный дым окислов свинца. Электоонограмма этого-дыма представлена на рис. 1, из которого видно, что частички имеют шаровидную форму и соединены в короткие цепочки.
Дозируя количество сжигаемого, тетраэтилсвинца, можно легко и быстро создавать нужные для эксперимента весовые концентрации окислов свинца. Для характеристики получившегося дыма производилось измерение частичных концентраций ультрамикрофотометром ВДК и снималась кривая распределения частиц дыма по размерам в пределах от 0,02 до 1,5 р. с помощью электронного микроскопа Определение весового количества уловленных частиц производилось по разработанному нами колориметрическому методу в виде дитизоната свинца. Чувствительность определения 0,5 у свинца в пробе. При сжигании одной капли тетраэтилсвинца в камере объемом в 1 м3 создавались частичные концентрации 5—6 • 104 ч/мл; весосые концентрации составляли 2—3 мг/м3. При сжигании 4 капель частич. ные концентрации возрастали до 2—5 105 ч/мл, а весовые — до 12—14 мг/м3. Для получения концентраций порядка десятых долей миллиграмма на 1 м3 опыт проводился через 2—10 часов после создания концентраций.
Для построения кривой дисперсности частички окислов свинца из воздуха улавливались электростатическим стержневым оса-дителем, изображенным на рис. 2. Он состоит из -внутреннего электрода-стержня, по длине которого расположен ряд отверстий; в них ввернуты магнитные держатели. фиксирующие сеточки с несущей пленкой для получения препаратов, исследуемых в электронном микроскопе. Стержень крепится на соединительной головке из органического стекла (диэлектрик). После помещения сеточек стержень вдвигается в наружный электрод-трубу и фиксируется строго в ее центре. Затем при помощи генератора высокого напряжения отрицательный потенциал в 5000 V подается на стержень, а положительный — на заземленный наружный электрод. Аэрозоль аспирируется со скоростью 0,5—1,0 л/мин по узкому каналу между
Рис. 1. Размеры частиц окислов свинца, полученных при сгорании тетраэтилсвинца.
Рис. 2. Электростатический стержневой осадитель.
I — стержень: 2 — углубления для сеточек: 3 — соединительные болты; 4 — соединительная головка: 5 — клемма подводки высокого напряжения (—); 6 — наружный электрод; 7 — клемма подводки высокого напряжения ( + ).
электродами. Частицы в виде равномерного плотного слоя осаждаются на стержне и-на трубе, причем фракционирования частиц по размерам по длине стержня не происходит. Для получения препаратов нужной плотности приходится аспирировать 10—30 л аэрозоля.
Полученные препараты после проверки плотности осадка в световом микроскопе просматривались в электронном (типа ЭМ-3) и с каждого препарата снималось нужное количество кадров. Обычно фотографирование производилось при 50 кУ и электронном увеличении 4000—5000. Затем при печатании негативов общее увеличение доводилось до 20 000.
На полученных отпечатках производился визуально подсчет частиц при помощи счетной сеточки. Общая длина ее 1 ц, длина стороны квадрата 0,1 р.. Пользуясь 1Ю, можно подсчитывать частицы размерами до 0,02 р.. Увеличив геометрические размеры отпечатка и сеточки, можно увеличить и точность отсчета. Подсчитав нужное число частиц (500—600) и разделив их на выбранное количество групп, можно построить кривую распределения частиц по размерам. Результаты подсчета частиц приведены в табл. I. Измерения показали, что 95—97% частиц имеют размеры меньше 1 р.. Максимум на кривых лежит в области частиц размерами 0,1—0,6 р. (опыты 1,2,3).
С созданными в камере различными концентрациями окислов свинца произведено испытание задерживающей способности ватных фильтров сопротивлением 150 и 300 мм водяного столба при скорости аспирации воздуха 15 л/мин. Фильтрующая система составлялась из 4 или 3 аллонжей, заполненных гигроскопической вагой и соединенных последовательно. Весовое количество задержанных частиц определялось в каждом фильтре в отдельности
Полученные результаты приведены в табл. 2.
Таблица 2
Результаты испытания задерживающей способности ватных фильтров
Таблица 1
Результаты подсчета частиц для построения кривой распределения по размерам
Опыт
1 2 3
Размеры частиц (в р.) число всех ма» 1 ни в группе % число всех час 1ии в группе % ЧИ1 ЛО всех чигтиц в 1 р> line %
0.02—0,05 _ __ 19 3,0 _
0.05—0,1 10 1,98 127 19,8 8 2.0
0.1—0.2 85 16,7 232 36.0 82 20,0
0.2-0,4 110 21,5 154 24.0 167 40,7
0.4—0.6 202 39,5 46 7,2 88 21,6
0,6—0.8 69 13,5 33 5,2 32 7,9
0,8—1 .0 22 4,3 25 3.9 11 2,8
1,0—2,0 13 2,5 6 0,9 20 5,0
Итого. . . 411 100 542 100 408 100
та § 5 § Концентрация окислов свинца в воздухе (мг/м') Условия отбора пробы Количество свинца на фильм t Ц каждом Процент улавливания каждым фильтром
5-ьё ioS- и скорость (в л/мии) объем тцюбы (в л) № 1 № 2 № 3 К« 4 № 1 № 2 № 3 № 4
150 0.58 15 100 37 13 8 ___ 63.8 22,4 13,8 „
150 0.81 15 100 50 21 10 — 61,7 ?5,9 12.4 —
150 20.16 15 50 833 100 50 25.0 82,7 9,9 5,0 2.4
150 21 .56 15 50 900 100 50 28.5 83.4 9,3 4,7 2,6
300 5.91 15 50 250 33 10 2.5 84,5 11,2 3,4 0,9
300 7.82 15 50 300 60 22,5 8,8 76.7 15,3 5,8 2,2
300 11 .8 15 50 525 45 12,5 6.0 89,2 7,7 2,1 1,0
300 17.8 15 50 750 100 27,5 12,5 84.4 11.2 3.0 1,4
300 28,3 10 50 1 250 112 41,7 12,5 88,3 7,9 2,9 0,9
Из приведенных данных видно, что увеличение внутреннего сопротивления ватного фильтра со 150 до 300 мм мало сказывается на его задерживающей способности. При аспирации воздуха с концентрациями свинца 10—20 мг/м3 на первом фильтре задерживается в среднем около 85% частиц по весу. При снижении концентраций и получении в воздухе более мелких частиц задержка первым фильтром снижается до 62%.
"Измерение счетных концентраций до и после одного ватного фильтра ультрамикрофотометром ВДК показало, что число частиц, не задержанных фильтром, составляет от II до 24%. Для проверки того, каких размеров частицы проходят через ватный фильтр, последовательно включался электростатический осадитель, и осевшие частицы исследовались в электронном микроскопе. Оказалось, что через ватный фильтр проходят частицы всех имеющихся в дыме размеров — от 0,05 до 1 ц.
Рис. 3. Воронка из органического стекла для бумажного дискового фильтра.
При отборе проб дымов часто применяются бумажные беззольные фильтры, причем всегда указывается наиболее плотный сорт бумаги — синяя лента, достать который не всегда возможно. Нам казалось целесообразным проверить фильтрующую способность беззольных фильтров других
Таблица 3
Сопротивление бумажных фильтров различных марок (в миллиметрах ртутного столба)
марок и выяснить возможность их применения для отбора проб дымов. У нас были беззольные фильтры четырех сортов, выпускаемые Московским химико-технологическим институтом имени Д. И. Менделеева (белая и синяя лента) и заводом фильтров в Загорске (красная и синяя лента). Для проведения испытаний фильтры диаметром 5 см закладывали в воронку из органического стекла, изображенную на рис. 3. Герметичность ее была предварительно проверена. Для того чтобы иметь представление, насколько однородны фильтры каждой марки, из пачки выбирались по 10 фильтров и их сопротивления измерялись при скоростях аспирации воздуха 5, 10 и 15 л/мин. Средние результаты измерений приведены в табл. 3.
Измерения показали, что фильтры из одной и той же пачки значительно различаются между собой. Средние значения сопротивления фильтров белой и синей ленты, выпущенных Московским химико-технологическим институтом имени Д. И. Менделеева, и красной ленты, выпущенной заводом в Загорске, очень близки между собой, значительно более толстые фильтры (синяя лента Загорского завода) обладают примерно в два раза большим сопротивлением.
Для испытания фильтрующей способности в воронку через прокладку из органического стекла в виде шайбы закладывалось два фильтра (одновременно), аспириро-вался нужный объем воздуха и затем определялось количество свинца, задержанного каждым фильтром в отдельности В табл. 4 приведены результаты испытания задерживающей способности бумажных фильтров четырех марок. Эти результаты показывают, что при скоростях аспирации 10—15 л/мин один бумажный фильтр любой из испытанных марок улавливает почти все весовое количество высокодисперсного дыма окислов свинца. Проскок на второй фильтр не превышает 7,7%, в большинстве же случаев он составляет доли процента.
Скорость аспирации
Изготовитель фильтра Маска (л/мин)
фильтра
б 10 15
Московский хими-
ко-технологиче-
ский институт
имени Д. И. Мен-
делеева .... Белая 14,6 31 46
лента
Тот же..... Синяя 13 31 45
лента
Завод в Загорске Красная 14 32 47
лента
Тот же..... Синяя 30 65 92
лента
Проверка задерживающей способности бумажных фильтров измерением счетных концентраций до и после фильтра ультрамикрофотометром ВДК показала, что число проскочивших частиц не превышает нескольких процентов. Попытка осадить их электрофильтром и исследовать в электронном микроскопе не привела тс положительным результатам, так как счетные концентрации были очень низкими и приготовить препарат достаточной плотности не удалось.
Таблица 4
Испытание задерживающей способности бумажных фильтров
Концентра - Условия отбора пробы Количество свинца на фильтрах (в Процент улавливания фильтрами
(в мг/м) скорость (в л/мин) объем (в л) I II I II
Фильтр—белая лента производства Московского химико-технопогического института имени Д. И. Менделеева
0,58 15 100 56 2,0 96,7 3,3
0,72 15 100 66 5,5 92.3 7,7
5,37 15 50 267 1,6 99,4 0,6
6,02 15 50 300 1,5 99,5 0,5
16,1 10 50 800 5 99,4 0,6
Фильтр—синяя лента производства Московского химико-технологического института имени
Д. и. Менделеева
0,1 15 200 20 Нет 100 0
0.125 15 200 25 э 100 0
0,42 15 200 83 1 98,8 1.2
0,55 15 200 107 3,7 96,6 3,4
1,2 15 200 240 Нет 100 0
0,76 15 200 150 1,5 99 1
5,1 15 50 250 2,5 99 1
15 10 100 1 500 3.3 99.8 0.20
20,1 10 50 1 000 5,0 99,5 0,5
Фильтр— синяя лента производства завода в Загорске
0,32 15 200 62,5 1.3 98.0 2
0,38 15 200 75 0.75 99,0 1
1 15 200 200 1,75 99,1 0,9
3 15 50 150 0,8 99,45 0,5
12,04 10 50 600 2 99,7 0,3
Фильтр—красная лента производства завода в Загорске
0,1 15 200 20 0.75 96,4 3,6
0,16 15 200 30 0,5 98,4 1,6
3,1 15 50 150 5 96.8 3.2
11,32 10 50 563 3 99,5 0,5
Для улавливания туманов и растворимых пылей находят применение пористые стеклянные фильтры, выпускаемые, как известно, четырех классов. Мы испытали их задерживающую способность по отношению к частичкам дыма окислов свинца. Выбранные фильтры были диаметром 25 мм. Сопротивление при скорости аспирации 15 л/мин составляло 10—12 мм ртутного столба длл .V 1, 80—85 мм — для № 2. Фильтр № 3 при скорости аспирации 7 л/мин обладает сопротивлением выше 200 мм ртутного столба. Фильтрующая система составлялась из стеклянного фильтра и соединенного последовательно с ним бумажного.
Результаты испытания задерживающей способности фильтров при скорости аспирации 15 л/мин представлены в табл. 5.
6 Гнгиена и санитария. 2
81
Таблица 5
Испытание фильтрующей способности стеклянных пористых фильтров
Концентрации Задержано свинца фильтрами (в 7) Задержано свинца фильтрами (впроцентах) Номер стеклянного фильтра Объем пропущенного воздуха (в л)
весовая (в мг/м') число частиц в ! см* стеклянным бумажным стеклянным бумажным
0,4 0,72 3,12 3.62 8 10.5 1 ,5-10» 2,5-10« 1,2 • 105 1,5-10'' 4,0- 1Ф 5,0-10- 15,3 37,5 64 87,5 300 450 20 34 90 93,7 100 125 43 52.5 41.6 48,3 75 78,3 57 47,5 58,4 51,7 25 21,7 1 1 1 1 1 1 88 100 50 50 50 50
0,28 0,29 2,37 9,1 12 1-10« 1-10* 6-10« 4 • 10-"' 25 24 112,5 450 600 3,3 4,8 6 4 4 88,3 83,5 95.2 99,1 99.3 11,7 16,5 4,8 0,9 0,7 2 2 2 2 2 100 100 50 50 50
0,22 0,26 2,3 4,56 6-10« 3-10* 20 25 112,5 225 о £ 1,2 2,2 3 90,9 95,5 98 98,7 9,1 4,5 2 1,3 3 3 3 3 100 100 50 50
Из данных табл. 5 следует, что стеклянный пористый фильтр № 1 плохо задерживает частички. Фильтр № 2 и 3 задерживает их достаточно хорошо. При концентрациях в 0.2 мг/м3 и скорости аспирации 15 л/мин проскок через фильтры не превышал 10—15%. Из данных табл. 5 ясно видна зависимость между увеличением концентраций исследуемого аэрозоля и повышением процента задерживания частиц фильтром. Очевидно, при сравнительно небольшой площади фильтра осевшие при отборе частицы его уплотняются и задерживающая способность фильтра увеличивается.
Испытание задерживающей способности жидких поглотительных сред было проведено в поглотительных приборах нашей конструкции и конструкции Рыхтера. В качестве поглотительных жидкостей были испытаны 3% раствор азотной кислоты, 5% раствор уксусного аммония и 50% водный раствор глицерина. Результаты испытаний двух последовательно включенных приборов приведены в табл. 6.
Таблица 6 Задерживающая способность жидкостных поглотителей
Тип поглотительного прибора и условия отбора пробы Поглотительная жидкость Весовая концентрация в мг/мл Задержано свинца приборами (в 7) Задержано свинца приборами (в про-
ско- объем
тип рость в л/мин пробы (в л) № 1 №2 № 2
Гернет 15 60 3% азотная кислота . . 7,46 300 73 80,4 19.6
» 15 50 То же . ..... 10,6 400 128 75,8 24,2
» 15 50 5% уксуснокислый аммо- 5,6 206 75 73,3 26.7
» 15 50 50% водный раствор глицерина ........ 6,4 255 64 80 20
» 15 50 То же ..... 4,9 187 56 77 23
Рыхтера 15 50 3% азотная кислота . . 0.65 18,7 14 57,1 -12.9
Приведенные в табл. 6 данные показывают, что поглотительные приборы Гернет и Рыхтера при аспирации аэрозоля со скоростью 15 л/мин плохо задерживают частички, причем процент уловленных частиц не зависит от характера находящейся в приборе-поглотительной жидкости.
Проведенные исследования позволяют сделать заключение о том, что для определения весовой концентрации высокодисперсных дымов, размер частиц которых находится в пределах 0,1—1,5 р., наиболее целесообразно производить отбор проб на бумажные беззольные фильтры любой из испытанных марок или на стеклянные пористые пластинки № 2 и 3. Особенно удобны бумажные фильтры, так как в ряде случаев ори определении вещества их можно сжечь, вследствие чего потери вещества из-за десорбции его фильтрующим материалом могут быть сведены к небольшим величинам. Ватные фильтры, стеклянные пористые пластинки № 1 и жидкостные поглотители Гернет и Рыхтера пропускают значительные количества частиц по весу и не могут быть рекомендованы для отбора проб высокодисперсных дымов.
ЛИТЕРАТУРА
Быховская М. С., Гинзбург С. Л., X а л и з о в а О. Д. Практическое руководство по промышлгмчэ-санитарной химии. Л., 1954, стр. 24—25. — Васхевич Д. Н. и Г у р в и ц С. С. Зав. лаб., 1955, №1, стр. 83—84. — Ш е х т е р А. Б., Р о г и н-ский С. 3. и Сахарова С. В. Изв. Акад. наук СССР, отд. хим. наук, 1946, № 5, стр. 491—495. — Bodo, В о г г i е s. Die Ubermikroskopie, Berlin, 1949. — Drum-m o n d D. G. Journ. royal, microscop. soc., 1952, March, p. 53—55. — Ingram W. T., D i e r i n g e r L. F. Amer. ind. assoc. quart., 1953, v. 14, N. 2, p. 121—132. — Riedel G. Kolloid. Ztschr., 1943, v. 103, N. 3, S. 228—232.
Поступила 21/1 1958 г.
КОЛОРИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ МЕТИЛОВОГО ЭФИРА МЕТАКРИЛОВОЙ КИСЛОТЫ В ВОЗДУХЕ РАБОЧИХ ПОМЕЩЕНИИ
H. JI. Немировский, Г. И. Меерович
Из лаборатории органической химии Ленинградского санитарно-гигиенического
медицинского института
Существующие методы определения содержания акрилатов в воздухе являются малочувствительными, связаны с проведением большого количества операций и требуют затраты большого количества времени. Например, количественное определение метилового эфира метакриловой кислоты по методу, разработанному Московским областным санитарно-гигиеническим институтом (Г. П. Ефремова, 1951), требует затраты около 2'/г часов (не считая времени на отбор пробы воздуха) и проведения сложных операций по гидролизу эфира с последующим окислением продуктов гидролиза.
Колориметрический метод количественного определения содержания метилового эфира метакриловой кислоты в воздухе рабочих помещений, разработанный лабораторией органической химии Ленинградского санитарно-гигиенического медицинского института (ЛСГМИ), основан на способности указанного эфира как непредельного органического соединения присоединять бром. Бром вводится с небольшим избытком путем действия на раствор исследуемого эфира в спирте 1 водными растворами КВг, КВгОз и HCl по известной реакции:
5КВг + КВЮз + 6НС1-6КС1 + ЗН20 + ЗВг2.
Взаимодействие брома с исследуемым метиловым эфиром метакриловой кислоты идет согласно реакции:
Вг
СН2 = С — СООСНз + Вг2 - СН2Вг — С — СООСН3
I I
СН3 СН3
Избыток брома будет окрашивать раствор. Чем больше раствор содержит эфира, тем меньше остаток свободного, не вступившего в реакцию брома и слабее окраска раствора. Сравнивая при помощи компаратора окраску исследуемого раствора с цветными стандартными растворами, окраска которых соответствует заранее известным концентрациям эфира, можно определить количество эфира. Для усиления окраски в раствор исследуемого вещества добавляют несколько капель раствора KJ. Свободный бром, действуя на KJ, вытесняет йод.
Для определения незначительных количеств йода мы остановились на колориметрическом методе, так как метод микротитрования требует применения крахмала, кото-
1 Для поглощения эфира из воздуха применяется этиловый спирт.
