ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

УХТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

И ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

ОЧИСТКА ВОЗДУХА ОТ ГАЗООБРАЗНЫХ ПРИМЕСЕЙ

Методические указания к выполнению лабораторной работы

по дисциплине «Производственная санитария и гигиена труда»

для студентов специальности 280102 «Безопасность технологических процессов и производств»

Ухта 2006 2 УДК 658.382.3 Н 82 Нор, Е.В. Очистка воздуха от газообразных примесей [Текст]: метод. указания к лабораторной работе для студентов очного и заочного обучения специальности «Безопасность технологических процессов и производств». – Ухта: УГТУ, 2006. – 24 с.

Методические указания предназначены для выполнения лабораторной работы по дисциплине «Производственная санитария и гигиена труда» студентами специальности 280102 «Безопасность технологических процессов и производств».

В методических указаниях приводятся краткая теория, методические указания по выполнению и оформлению результатов лабораторной работы, вопросы для самопроверки и рекомендуемая литература.

Методические указания рассмотрены и одобрены кафедрой ПБ и ООС протокол № от 17.10.06г.

Рецензент: Перхуткин В.П.

Редактор: Колесник О.А.

В методических указаниях учтены замечания рецензента и редактора.

План 2006 г., поз. 90.

Подписано в печать 11.12.2006 г. Компьютерный набор.

Объём 24 с. Тираж 60 экз. Заказ № 206.

©Ухтинский государственный технический университет, 169300, г. Ухта, ул. Первомайская, Отдел оперативной полиграфии УГТУ.

169300, г. Ухта, ул. Октябрьская,

ОГЛАВЛЕНИЕ

1 КРАТКАЯ ТЕОРИЯ………………………………………………………………...

1.1 ВРЕДНЫЕ ВЕЩЕСТВА И ИХ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОРГАНИЗМ

ЧЕЛОВЕКА……………………………………………………………………………

1.2 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ ВОЗДУХА

1.3 ПОСЛЕДСТВИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ…………………...

1.4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПО УМЕНЬШЕНИЮ

ВЫДЕЛЕНИЯ ПАРОВ И ГАЗОВ…………………………………………………… 1.5 ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ ОЧИСТКИ ОТ ГАЗОВЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ…….. 2 МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ…………………………………………. 2.1 УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ УСТАНОВКИ…………………......... 2.2 УКАЗАНИЯ МЕР БЕЗОПАСНОСТИ…………………………………………… 2.3 ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ……………………………………………………… 2.4 ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ……………………..

2.5 МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В

ВОЗДУХЕ ИНДИКАТОРНЫМИ ТРУБКАМИ……………………………………..

2.6 ВЫПОЛНЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ И ВЫЧИСЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ДЛЯ

КОЛОРИСТИЧЕСКИХ И ЭКСПОЗИЦИОННЫХ ТИ……………………………….

2.7 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ВРЕДНОГО ВЕЩЕСТВА С ПОМОЩЬЮ

КОЛОРИМЕТРИЧЕСКИХ ТРУБОК………………………………………………… 3 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ……………………………………………………… 4 РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА……………………………………………... Цель работы: Исследование различных систем очистки воздуха от газообразных примесей и изучения методов оценки качества воздуха.

1 КРАТКАЯ ТЕОРИЯ

1.1 ВРЕДНЫЕ ВЕЩЕСТВА И ИХ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОРГАНИЗМ

ЧЕЛОВЕКА

Вредные вещества, попадая в организм даже в небольших количествах, нарушают его нормальную жизнедеятельность и могут привести к необратимым патологическим изменениям. Эти вещества используются в качестве сырья или в качестве вспомогательных материалов, либо являются побочными продуктами производства.

К распространённым вредным веществам относятся: аэрозоли различного происхождения - пыль, туман, дым; соединения углерода (оксид, диоксид и др.); соединения серы (сероводород, диоксид серы и др.); соединения азота (аммиак, оксиды азота и др.); галоиды (хлор, фтор, бром и их соединения); фосфор и его соединения (фосфористый водород и др.); мышьяк и его соединения (мышьяковистый водород и др.); цианистые соединения (цианистый водород, соли цианистой кислоты и др.);

тяжёлые и редкие металлы (свинец, ртуть, марганец, цинк, кобальт, хром, ванадий и др.); углеводороды ароматического ряда (бензол, толуол, ксилол); углеводороды жирного ряда (бензины и др.); спирты жирного ряда (метиловый, этиловый и др.;

простые эфиры и др.).

Вредные вещества проникают в организм через дыхательные пути (основной способ проникновения), через кожу и пищеварительный тракт.

Основной и наиболее опасный путь - через органы дыхания. Поверхность лёгочных альвеол составляет при их среднем растяжении 90–100 м2. Толщина альвеольных мембран 0,001– 0,004 мм. Поэтому именно через лёгкие газы, пары и пыль наиболее быстро поступают в кровь и распространяются далее по организму.

Поступление вредных веществ в организм через желудочно-кишечный тракт в производственных условиях встречается сравнительно редко.

Через кожу в организм могут проникать вещества, хорошо растворяющиеся в жирах (углеводороды ароматического и жирного ряда и их производные, металлоорганические соединения и др.).

Некоторые вредные вещества, например, тяжёлые металлы, способны накапливаться в тканях организма, например, в печени, образуя т. н. «депо».

В силу различных причин эти вещества из депо могут поступать в кровь и вызывать отравления организма. Ряд веществ (производные бензола и др.) могут образовывать т. н. временные депо, существующие несколько дней или недель.

Вредное действие вещества, попадающего в организм, зависит от ряда факторов. Токсичность вещества в значительной мере определяется его химической структурой. Большое значение имеет дисперсность, т. е. степень измельчения вещества. Чем выше дисперсность вещества, тем оно глубже и быстрее способно проникнуть в дыхательные пути.

Имеет значение растворимость данного вещества в соках и жидкостях организма, концентрация вещества во вдыхаемом воздухе, а также продолжительность его воздействия.

Воздействие вредных веществ на организм зависит также от температуры и влажности воздуха. При высокой температуре расширяются кожные сосуды, увеличивается выделение пота, учащается дыхание. Это способствует проникновению вредных веществ в организм.

Повышение температуры увеличивает летучесть вредных веществ, ускоряет их испарение. Повышение влажности воздуха усиливает токсичность ряда вредных веществ, находящихся в воздухе, например, соляной кислоты, фтористого водорода.

Токсичное действие вредных веществ зависит также от индивидуальных свойств организма. Дети и подростки, беременные женщины в большой степени подвержены воздействию вредных веществ. Поэтому в производствах, где широко применяется труд женщин, вопросам очистки воздуха от вредных веществ нужно уделить особое внимание.

1.2 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ ВОЗДУХА

Пыль и другие аэрозоли. Качество воздуха, его воздействие на организм, а также оборудование и технологические процессы во многом обусловлены содержанием в нем взвешенных частиц, главным образом пылевых.

Пыль технологического происхождения характеризуется большим разнообразием по химическому составу, размеру частиц, их форме, плотности, характеру краёв частиц и т. д. Соответственно разнообразно воздействие пыли на организм человека и окружающую среду. Известный русский гигиенист Ф. Ф. Эрисман отмечал, что пыль причиняет вред организму в результате механического воздействия (повреждение органов дыхания острыми кромками пыли), химического (отравление ядовитой пылью), бактериологического (вместе с пылью в организм проникают болезнетворные микроорганизмы). По мнению гигиенистов, пылевые частицы размером 5 мкм и меньше способны глубоко проникать в лёгкие вплоть до альвеол. Пылинки размером 5– мкм в основном задерживаются в верхних дыхательных путях, почти не проникая в лёгкие. Пыль оказывает вредное действие на органы дыхания, зрение, кожу, а при проникновении в организм человека — также на пищеварительный тракт.

Наиболее тяжёлые последствия вызывает систематическое вдыхание пыли, содержащей свободный диоксид кремния SiO2. В результате возникает силикоз. Это одна из форм болезни лёгких, связанной с вдыханием запылённого воздуха, — пневмокониоза. Вдыхание угольной пыли вызывает антракоз, хлопковой — биссиноз, асбестовой — асбестоз и т. д. Воздействие пыли на орган зрения вызывает конъюнктивиты, на кожу — дерматиты. Пыль в производственных помещениях оказывает неблагоприятное воздействие на оборудование, вызывая, например, его интенсивный износ. Осаждение пыли на поверхность нагрева и охлаждения ухудшает условия теплообмена и т. д. Осаждение пыли на электрическом оборудовании может привести к нарушению его работы, к авариям.

Органические пыли, например, мучная, могут быть питательной средой для развития микроорганизмов. Пылевые частицы могут быть ядром конденсации для паров жидкостей. Вместе с пылью в помещение могут проникать вещества, вызывающие интенсивную коррозию металлов и т. д. С воздухом многие пыли образуют взрывоопасные смеси.

Оксид углерода (угарный газ СО) — бесцветный газ, без запаха, высокотоксичное вещество. Плотность по отношению к воздуху 0,967. Образуется в результате неполного сгорания углерода (сгорание углерода в условиях недостатка кислорода). Выделения СО происходят в литейных, термических, кузнечных цехах, в котельных, особенно работающих на угольном топливе, СО содержится в выхлопных газах автомашин, тракторов и т. д. Через лёгкие СО проникает в кровь. Вступая в соединение с гемоглобином, образует карбоксигемоглобин. При этом нарушается снабжение организма кислородом. В тяжёлых случаях наступает удушье.

Цианиды. К цианидам относятся: цианистая (синильная) кислота (HCN), её соли (KCN, NaCN, CH3CN) и др. HCN – бесцветная жидкость с запахом горького миндаля. Цианиды натрия и калия – бесцветные кристаллы, слабо пахнут синильной кислотой. Синильная кислота используется в производстве нитрильного каучука, синтетического волокна и органического стекла, при извлечении благородных металлов из руд и др. Цианиды натрия и калия применяют в гальванических цехах при покрытии металлов медью, латунью, золотом, в фармакологическом производстве. Синильная кислота может поступать в организм через слизистые оболочки дыхательных путей и пищеварительного тракта, в незначительном количестве через кожу. Соли синильной кислоты в организм проникают в виде пыли через ротовую полость. Синильная кислота и ее соединения высокотоксичны. Цианиды, поступившие в организм, нарушают кровообращение и снабжение организма кислородом.

Сероводород (H2S) — бесцветный газ с запахом тухлых яиц. Температура кипения 60,9 0С, плотность по отношению к воздуху 1,19. Горит синим пламенем с образованием воды и диоксида серы. Встречается при переработке, получении или применении сернистого бария, сернистого натрия, сурьмы, при добыче нефти и её переработке и других производствах. Поступает в организм через лёгкие, в небольших количествах через кожу. Обладает высокой токсичностью. Порог ощущения запаха 0,012 – 0,03 мг/м3, концентрация около 11 мг/м 3 тяжёло переносима даже для привычных к нему. Поражает центральную нервную систему, нарушает кровоснабжение организма. При низких концентрациях обладает раздражающим действием в отношении слизистой оболочки глаз и верхних дыхательных путей.

Диоксид серы – бесцветный газ с острым запахом. Плотность по отношению к воздуху 2,213. Встречается при сжигании топлива, содержащего серу, в котельных, кузницах, литейном производстве, при производстве серной кислоты, на медеплавильных заводах, в кожевенном производстве и ряде других. Весьма распространённое вредное вещество. В организм поступает через дыхательные пути. Оказывает сильное раздражающее действие на слизистые оболочки глаз, верхних дыхательных путей. При больших концентрациях могут быть более тяжёлые последствия вплоть до потери сознания, отека лёгких.

Окислы азота являются смесью соединений азота при их различном соотношении. Весьма распространенные вредные вещества, выделяются при производстве азотной кислоты, при производстве удобрений, при взрывных работах и др. Поступают в организм через дыхательные пути. При небольших концентрациях и малом содержании в смеси диоксида азота происходит раздражение слизистых оболочек верхних дыхательных путей. При большом содержании в смеси диоксида азота и большой концентрации смеси в воздухе наступают явления удушья.

Углеводороды ароматического ряда. В производстве широко применяют бензол, толуол, ксилол. Их получают при перегонке каменного угля на коксохимических заводах и перегонке нефти. В обычных условиях они находятся в жидком состоянии. Температура кипения бензола (С6Н6) 80,1 0С; толуола (С6Н5СН3) 110, С; толуола ((СН3)2С6Н4) 144 0С. Поступают в организм через дыхательные пути и кожу. Наиболее опасным является бензол. Ароматические углеводороды действуют на кроветворные органы и на центральную нервную систему.

Металлы. Сейчас наряду с широко известными металлами (свинец, ртуть, цинк, марганец, хром, никель и др.) все шире применяются для получения сплавов со специальными свойствами, в качестве катализаторов, для изготовления отдельных деталей и конструкций редкие рассеянные металлы (бериллий, литий, ванадий, титан, цирконий, вольфрам, таллий, селен и др.).

В качестве вредных веществ металлы могут быть в виде аэрозолей дезинтеграции и конденсации, а также в виде паров.

Свинец (Рb). Тяжёлый металл. Температура плавления 327 0С, температура кипения 1525 0С. При температуре 400-500 0С начинает интенсивно выделять пары.

Свинец и его соединения поступают в воздух на предприятиях по выплавке свинца, по производству аккумуляторов, свинцовых красок, по производству дроби и др. В промышленном производстве применяются соединения свинца: сернистый свинец, оксид свинца (глет), свинцовый сурик, сернокислый свинец и др. Свинец поступает в организм большей частью через дыхательные пути, а также через пищеварительный тракт. Свинец нарушает работу органов кровообращения и центральной нервной системы, системы пищеварения, обменные процессы в организме. Может накапливаться в различных органах (кости, мозг, печень, мышцы), образуя т. н. «депо».

Выделение свинца из организма происходит в течение длительного времени (месяцев, лет).

Ртуть (Hg). Жидкий металл. Температура кипения 357,2°С, температура твердения (– 38.9 0С). Испаряется при комнатной температуре. В производстве ртуть применяют в чистом виде и виде соединений (хлорных, цианистых, сернистых, азотнокислых и др). Почти все они ядовиты. Ртуть применяют при производстве измерительных приборов (термометров, барометров), гремучей ртути, ртутных выпрямителей, получении золота из руд и т. д. В организм в условиях производства пары ртути поступают через органы дыхания. При попадании ртути в организм поражаются главным образом нервная система и желудочно-кишечный тракт, почки. Ртуть способна накапливаться в организме, в основном, в печени и почках. Мелкодиспергированная ртуть может попадать в поры материалов (штукатурки, дерева и др.) и длительное время выделять пары ртути. Работа с открытой ртутью должна производиться в вытяжных шкафах.

Марганец (Мn) – серебристый металл с красным оттенком. Температура плавления 1210-1260 0С, температура кипения 1900 0С. Распространены соединения марганца: оксид марганца, диоксид марганца, хлористый марганец. С марганцем приходится сталкиваться в металлургической промышленности (производство качественных сталей), стекольной и химической промышленности, при сварке, добыче и переработке марганцевых руд и т. д. Марганец и его соединения поступают в организм через желудочно-кишечный тракт в виде пыли. Они воздействуют на центральную нервную систему.

Цинк (Zn). Вредным веществом является оксид цинка — белый рыхлый порошок. Оксид цинка может быть получен при окислении цинка при его нагревании выше температуры плавления (939 0С), При нагревании цинка выше температуры плавления (939 0С) образуются пары цинка, которые, соединяясь с кислородом, образуют оксид цинка (ZnO).

Контакт с оксидом цинка может происходить при изготовлении цинковых белил, литье латуни, ее резке и т. д. Оксид цинка в виде пыли поступает в организм через дыхательные пути. Последствия воздействия оксида цинка на организм — явления лихорадки. Цинк в основном откладывается в печени, поджелудочной железе.

Хром (Сг). Хром – твердый блестящий металл. Температура плавления 16150С, температура кипения 2200 0С. Применяются соединения хрома: оксид хрома, диоксид хрома, хромовые квасцы калийные и натриевые и др. Хром и его соединения применяют в металлургии, химической, кожевенной, текстильной, лакокрасочной, спичечной и др. отраслях промышленности. Они поступают через дыхательные пути в виде пыли, паров тумана, через желудочно-кишечный тракт, всасываются через кожу в виде растворов. Могут откладываться в печени, почках, эндокринной системе, лёгких, волосах и др. Хром и его соединения поражают слизистую оболочку органов дыхания, желудочно-кишечный тракт, вызывают язвы на кожных покровах. Как аллергены, они вызывают заболевание типа бронхиальной астмы.

Никель (Ni) – серебристый белый металл с коричневым оттенком. Температура плавления 1425 0С, температура кипения 2900 0С. Находит применение в производстве никелевой и хромоникелевой стали, сплавов с медью, железом, в качестве катализатора, при никелировании металлических изделий в гальваническом производстве и др. В организм никель и его соединения поступают через дыхательные пути в виде пыли. Никель и его соединения вызывают поражение органов дыхания, кожного покрова.

Канцерогенные вещества. Ряд веществ, применяемых в промышленности, способен вызвать образование доброкачественных или злокачественных опухолей в различных частях тела. Такими веществами являются бенз(а)пирен, асбест, бериллий, сажа, смолы, бензол, минеральные масла и др. Эти новообразования могут возникать и через значительный период (несколько лет) после прекращения работы с соответствующими веществами.

Весьма специфическую вредность представляют собой неприятные запахи, источниками которых являются газы и аэрозольные частицы, обычно в небольших количествах находящиеся в воздушной среде. Запахи неблагоприятно воздействуют на организм человека, вызывая повышенную утомляемость, нервное возбуждение или, наоборот, депрессию. С неприятными запахами приходится встречаться в районах расположения химических предприятий, а также предприятий, где происходит переработка сельскохозяйственного органического сырья, например, вблизи мясокомбинатов, табачных фабрик и др.

В последние десятилетия появился новый вид загрязнения воздушной среды – радиоактивные вещества. Развитие атомной энергетики и промышленности по добыче и переработке носителей атомной энергии связано с поступлением в окружающую среду радионуклидов. Эти вещества отличаются большим разнообразием в отношении интенсивности воздействия на организм человека и животных, на окружающую среду, а также времени своего существования – от долей секунды до тысячелетий.

В воздушной среде находятся также микроорганизмы – бактерии и вирусы.

Питательной средой для их размножения и развития являются биологические процессы, происходящие как в промышленности, так и в сельском хозяйстве.

Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны не должно превышать предельно допустимых концентраций (ПДК), установленных ГОСТ 12.1.005-88. В приложении к данному ГОСТ приведены значения ПДК более 1300 вредных веществ.

Для большинства из них даны значения предельно допустимых концентраций — максимально разовых концентраций (ПДКмр.рз.), для ряда вредных веществ — те же значения среднесменных концентраций рабочей зоны (ПДКсс.рз.), При одновременном содержании в воздухе рабочей зоны нескольких вредных веществ разнонаправленного действия ПДК остаются такими же, как и при изолированном воздействии.

При одновременном содержании в воздухе рабочей зоны нескольких вредных веществ однонаправленного действия (по заключению органов государственного санитарного надзора) сумма отношений фактических концентраций каждого из них (С1, С2..., Сn) в воздухе к их ПДК (ПДК1, ПДК2... ПДКn) не должна превышать единицы:

ПДК ПДК ПДК

В табл. 1 приведены значения ПДК ряда вредных веществ, установленные ГОСТ 12.1.005-88.

Таблица 1 – предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны Наименование вещества Величина Преимущественное Класс Особенности тель, топливный) алифатические предельные С1 – С (в перерасчёте на С) Примечания.

Если в графе "Величина ПДК" приведены две величины, то это означает, что в числителе максимальная, а в знаменателе - среднесменная ПДК.

Условные обозначения: п - пары и/или газы; а - аэрозоль; а + п - смесь паров и аэрозоля;О - вещества с остронаправленным механизмом действия, требующие автоматического контроля за их содержанием в воздухе; А - вещества, способные вызывать аллергические заболевания в производственных условиях; К - канцерогены; Ф - аэрозоли преимущественно фиброгенного действия.

По степени воздействия на организм человека вредные вещества подразделяются на четыре класса (ГОСТ 12.1.007-76): 1 – чрезвычайно опасные (ртуть, свинец, бензопирен, и др.); 2 – высокоопасные (серная кислота, соляная кислота, фосфор, и др.); 3 – умеренно опасные (табак, ксилол, кислота уксусная и др.); 4 – мало опасные (ацетон, керосин, аммиак, пыль древесная и др.).

1.3 ПОСЛЕДСТВИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ

Загрязнение воздуха в результате поступления в него различного рода вредных веществ имеет ряд неблагоприятных последствий, таких как:

санитарно-гигиенические последствия: поскольку воздух является средой, в которой человек находится в течение всей жизни и от которой зависит его здоровье, самочувствие и работоспособность, наличие в воздушной среде порой даже небольших концентраций вредных веществ может неблагоприятно отразиться на человеке, привести к необратимым последствиям и даже к летальным исходам.

экологические последствия: воздух является важнейшим элементом окружающей среды, находящимся в непрерывном контакте со всеми другими элементами живой и мертвой природы. Ухудшение качества воздуха вследствие присутствия в нем различных загрязнителей приводит к гибели лесов, посевов сельскохозяйственных культур, травяного покрова, животных, к загрязнению водоемов, а также к повреждению памятников культуры, строительных конструкций, различного рода сооружений и т. д.

экономические последствия: загрязнение воздуха вызывает значительные экономические потери. Запыленность и загазованность воздуха в производственных помещениях приводит к снижению производительности труда, потере рабочего времени из-за увеличения заболеваемости. Во многих производствах наличие пыли в воздушной среде ухудшает качество продукции, ускоряет износ оборудования. В процессе производства, добычи, транспортирования многих видов материалов, сырья, новой продукции часть этих веществ переходит в пылевидное состояние и улетучивается (уголь, руда, цемент и др.), загрязняя в то же время окружающую среду.

Потери на ряде производств составляют до 3 – 5 %. Велики потери из-за загрязнения окружающей среды. Мероприятия по уменьшению последствий загрязнения практически всегда очень затратны.

1.4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПО УМЕНЬШЕНИЮ

ВЫДЕЛЕНИЯ ПАРОВ И ГАЗОВ

Радикальным решением для защиты важнейшего элемента окружающей среды – атмосферного воздуха является создание и внедрение малоотходных технологических процессов, т. е. таких, при которых большая часть отходов производства не выбрасывается в окружающую среду, а используется для полезных целей.

Другим важным мероприятием является герметизация оборудования.

Под герметизацией следует понимать непроницаемость внешних конструкций (стенок) и других конструкций аппаратов и коммуникаций, в которых находятся или по которым перемещаются жидкости и газы.

При недостаточной герметизации из аппаратов и коммуникаций жидкости и газы проникают в окружающую среду. Вред от этого состоит как в потере продукта, сырья, материала, так и загрязнении окружающей среды, почвы, атмосферы, водоемов.

Во многих случаях производственное оборудование имеет многочисленные соединения, точки загрузки и наблюдения и т. п., через которые возможны утечки веществ. Особенно велики потери у аппаратов, находящихся под давлением.

Для устранения или уменьшения потерь через неплотности необходимо повысить степень герметичности оборудования. Герметичность оборудования характеризуется величиной потерь из данного оборудования единицу времени.

Эта величина зависит от ряда факторов, из них главные:

характер материалов, соприкасающихся элементов и качества обработки этих материалов (высокая чистота обработки обеспечивает меньшую утечку среды);

разность давлений сред, разделяемых уплотнением (чем больше эта разность, тем при прочих равных условиях утечка больше);

свойства среды, заключенной в аппарате, трубопроводе (вязкость, подвижность и др.);

температура среды (изменение температуры приводит к изменению линейных размеров соприкасающихся деталей, что может отразиться на плотности);

вид соединений элементов (неподвижные и подвижные).

Неподвижные соединения элементов выполняются на сварке или являются разъемными (резьбовые и фланцевые). Резьбовые соединения применяют при небольших давлениях для редко разбираемых соединений. Герметичность достигается применением подмотки различными материалами (льняная прядь, асбест и др.), покрытыми смазкой, мастикой, графитом и др. Во фланцевых соединениях герметичность обеспечивается с помощью прокладок. Прокладки применяют металлические (медь, свинец, алюминий, сталь и др.), неметаллические (клингерит, паранит, фибра, резина, асбест, фторопласт и др.).

В значительной мере герметичность фланцевых соединений зависит от качества прокладок. Для герметизации подвижных соединений применяют, главным образом, сальниковые и лабиринтные уплотнения. Нарушение герметичности происходит также в результате коррозии. Должно быть осуществлено уплотнение всех неплотностей и проведены мероприятия по предотвращению коррозии.

Принято считать, что незначительная утечка вещества в виде капель не может привести к существенным потерям и загрязнению окружающей среды. Но это не так. Согласно расчету, через отверстие диаметром 2,5 мм при давлении 2,5 МПа за месяц теряется 25000 л бензина.

1.5 ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ ОЧИСТКИ ОТ ГАЗОВЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

Применяют три основных способа очистки выбросов в атмосферу от вредных паров и газов: абсорбция жидкостями, адсорбция твердыми поглотителями, каталитические методы очистки.

Абсорбция — избирательное поглощение одного или нескольких компонентов из газовой смеси жидкими поглотителями. Газовую среду, из которой извлекают компонент, называют газом-носителем, жидкий поглотитель — абсорбентом, поглощаемый компонент — абсорбтивом. Скорость абсорбции зависит от ряда факторов, главным образом, давления и температуры. С ростом давления и температуры скорость абсорбции повышается.

Процесс, обратный абсорбции, называется десорбцией. Если изменяются условия, например, происходит понижение давления над жидкостью или снижается температура, процесс становится обратимым и происходит выделение газа из жидкости.

Таким образом, может быть осуществлен циклический процесс абсорбции-десорбции.

Это позволяет выделить поглощенный компонент.

Абсорбционную очистку выбросов в атмосферу применяют как для извлечения ценного компонента из газа, так и для санитарной очистки газа. Считают, что целесообразно применять абсорбцию, если концентрация данного компонента в газовом потоке составляет свыше 1 %. Различают абсорбцию физическую и химическую. При физической абсорбции молекулы абсорбента и молекулы абсорбтива не вступают между собой в химическое взаимодействие. При химической абсорбции молекулы абсорбента вступают в химическую реакцию с молекулами абсорбтива, образуя новое химическое соединение. Сочетая абсорбцию с десорбцией, можно многократно использовать почти без потерь жидкий поглотитель (абсорбент) в замкнутом контуре аппаратов: абсорбер-десорбер-абсорбер (круговой процесс), выделяя поглощённый компонент в чистом виде. В качестве абсорбента можно в принципе использовать любую жидкость, которая растворяет извлекаемый компонент. Но для применения в промышленных масштабах абсорбент должен отвечать ряду требований, среди них:

необходимая поглотительная способность, высокая селективность (избирательность) по отношению к поглощаемому компоненту, невысокая летучесть, легкоподвижность, способность к регенерации, незначительное коррозионное воздействие, доступность и невысокая стоимость и др. Поскольку абсорбента, соответствующего всем требованиям, нет, останавливаются на поглотителе, удовлетворяющем конкретным условиям.

При физической абсорбции обычно используют в качестве абсорбента воду, а также органические растворители, не реагирующие с извлекаемыми компонентами и их водными растворами. Вода — дешевый и доступный абсорбент для очистки больших объемом газа. Процесс абсорбции осуществляется в специальных аппаратах — абсорберах. Для интенсификации процесса абсорбции необходимы аппараты с развитой поверхностью контакта абсорбента с газом-носителем.

Применяются различные виды абсорберов. Их разделяют на поверхностные, насадочные, барботажные.

В поверхностном абсорбере газ проходит над поверхностью неподвижной жидкости. Поверхность контакта невелика, абсорбер малопроизводителен.

Наиболее распространены насадочные абсорберы (рис.1.1). Насадочный абсорбер обладает развитой поверхностью соприкосновения, кроме того, преимуществом этого типа абсорберов является простота устройства, надежность и устойчивость процесса. Недостатками являются относительно небольшая производительность, значительный объём аппарата. Насадочные абсорберы широко используются для очистки газов (воздуха) от диоксида серы, оксида и диоксида углерода, хлора и др. Часто в качестве насадки применяют кольца Рашига, спирали, металлические сетки и др. Эти элементы укладывают или свободно насыпают слоем 1-3 м. Эффективность работы насадочного абсорбера во многом зависит от площади поверхности насадки и равномерности ее орошения. На формирование слоя орошающей жидкости влияет скорость газового потока. При высоких скоростях создаётся однородный слой, что способствует интенсивной абсорбции. Для этой же цели необходимо, чтобы насадка имела высокую удельную поверхность, т. е. отношение поверхности к объёму. Скорость потока очищаемого газа в абсорбере с насадкой из элементов типа колец Рашига — около 3-5 м/с. Абсорберы с насадкой пригодны для очистки газов, содержащих значительное количество взвешенных частиц, так как насадка забивается, увеличивается гидравлическое сопротивление абсорбера, и он может выйти из строя.

Рисунок 1.1- Принципиальная схема насадочного абсорбера:

1 — насадка; 2 — опорная решетка; 3 — перераспределитель жидкости; 4 — Барботажные абсорберы более компактны при одинаковой производительности, но сложнее по устройству. В аппарате газ барботирует (пробулькивается) через слой абсорбента, находящегося на тарелках в колонне. Принцип работы данного типа абсорбера показан на рис. 1.2.

Рисунок 1.2 - Принцип работы сетчатого абсорбера:

а — схема устройства колонны; б — схема работы тарелки:

Очищаемый газ (воздух) проходит через отверстия в тарелке и пробулькивает через слой абсорбента. Уровень жидкости на решетке поддерживается путем слива излишней жидкости через переливные трубки, концы которых опущены в стаканы.

Другой вид абсорбера, более совершенного — пенный абсорбер. В результате взаимодействия жидкости с газом образуется пена. Благодаря этому создается значительная поверхность контакта абсорбента с очищаемым газом, что обеспечивает высокую эффективность очистки.

На рис. 1.3 представлена принципиальная схема установки для абсорбции определенного компонента из газовой среды и последующего его выделения из абсорбента (десорбции).

Рисунок 1.3 - Принципиальная схема установки для абсорбционнодесорбционного улавливания определённого компонента из газовой смеси:

1 – абсорбер; 2 -холодильник; 3 - десорбер; 4 –теплообменник Газовая смесь, содержащая извлекаемый из нее компонент, поступает в абсорбер, где происходит контакт с абсорбентом, который поглощает данный компонент.

Газ, очищенный от компонента, удаляется (очищенный воздух может быть выброшен в атмосферу), а раствор поглотителя, содержащий абсорбированный компонент, поступает в теплообменник, где нагревается. Нагретый раствор насосом подается в десорбер, где из него выделяется (десорбируется) поглощенный компонент путем испарения в результате нагревания поглотителя паром. Поглотитель, освобожденный от компонента, поступает в теплообменник, где отдает теплоту абсорбенту при его противоточном движении в десорбер, а затем направляется в холодильник, пройдя который, снова поступает в абсорбер. Таким образом, образуется замкнутый цикл. По такому циклу работает установка для абсорбционно-десорбционного улавливания определенных паров и газов из газовой смеси (из воздуха).

Абсорбция — наиболее распространенный процесс очистки газовых смесей во многих отраслях, например, в химической промышленности. Абсорбцию широко применяют для очистки выбросов от сероводорода, других сернистых соединений, паров соляной, серной кислот, цианистых соединений, органических веществ (фенола, формальдегида и др.).

Адсорбция — процесс избирательного поглощения одного или нескольких компонентов из газовой среды с помощью адсорбентов твердых материалов с большой удельной поверхностью. Газовая среда, из которой происходит поглощение компонента, называется газом-носителем, твердое вещество, поглощающее компонент — адсорбентом, поглощаемое вещество — адсорбтивом, поглощенное вещество — адсорбатом.

Различают физическую и химическую адсорбцию (хемосорбцию). При физической адсорбции между молекулами адсорбента и молекулами адсорбируемого вещества не происходит химического взаимодействия. Процесс физической адсорбции может быть обратимым, т. е. чередуются стадии адсорбции и десорбции (выделения поглощенного компонента из адсорбента).

При химической адсорбции молекулы адсорбента и адсорбтива химически взаимодействуют. Десорбция практически неосуществима. При химической адсорбции выделяется значительно больше теплоты, чем при физической адсорбции.

Ниже рассматривается физическая адсорбция, находящая применение в промышленности в значительной мере из-за возможности осуществить обратный процесс (десорбцию).

К адсорбенту предъявляют определенные требования: иметь высокую адсорбционную способность, т. е. возможность поглощать большое количество адсорбтива при его малой концентрации в газовой среде; высокая селективность (избирательность) в отношении адсорбируемого компонента; химическая инертность по отношению к компонентам очищаемой газовой среды; высокая механическая прочность;

способность к регенерации; низкая стоимость.

С учетом этих требований широкое применение получили активированный уголь, силикагель, алюмогель, цеолиты. Эти вещества отличаются друг от друга природой материала и, как следствие, своими адсорбционными свойствами, размерами гранул, плотностью и др.

Различают истинную, кажущуюся и насыпную плотность адсорбента. Истинная плотность – масса единицы объема плотного адсорбента (т. е. без учета пор).

Кажущаяся плотность – масса единицы объема пористого материала адсорбента.

Под насыпной плотностью понимают массу единицы объема слоя адсорбента, включая объем пор в гранулах адсорбента и промежутков между гранулами адсорбента.

Активированный уголь – пористый углеродный адсорбент. Применяют несколько марок активированного угля, различающихся размером микропор. Активированный уголь соответствующей марки используют для адсорбции различных компонентов (газов, летучих растворителей и др.), обладающих различными свойствами.

Размер гранул активированного угля 1,0–6,0 мм, насыпная плотность – 380– кг/м3.

Силикагель – синтетический минеральный адсорбент. Его преимущество по сравнению с активированным углём – негорючесть, низкая температура регенерации (100 – 200 0С), низкая себестоимость при массовом производстве, относительно высокая механическая прочность. Промышленность выпускает ряд марок силикагеля, отличающихся формой и размерами зерен (0,2–7,0 мм – кусковые и гранулированные), насыпная плотность 400–900 кг/м3. Силикагель обладает высокой адсорбционной ёмкостью. Его используют часто для осушения газа и поглощения паров, например, метилового спирта из газового потока.

Алюмогель – активная окись алюминия. Гидрофильный адсорбент с развитой пористой структурой. Используется, как и селикагель, для осушения газовых потоков и поглощения из них ряда органических веществ. Благодаря своим положительным свойствам (доступность, стойкость к воздействию жидкостей и др.) широко применяется.

Выпускается в виде гранул цилиндрической формы диаметром 2,5–5 мм, высотой 3– мм, насыпная плотность 500–700 мм, и шаровой формы – радиус 3–4 мм, насыпная плотность 600–900 мм.

Цеолиты – алюмосиликаты, содержащие оксиды щелочных и щелочноземельных металлов. Этот адсорбент называют «молекулярные сита» за их способность разделять вещества на молекулярном уровне благодаря структуре и размерам своих пор. Цеолиты обладают также высокой селективностью. Отечественная промышленность выпускает ряд марок цеолитов, со связующим и без него, в виде гранул цилиндрической и шаровой формы. Размер гранул шарообразных d = 4 мм, цилиндрических 4 мм, насыпная плотность 600–900 кг/м3.

Адсорберы подразделяются на аппараты периодического в непрерывного действия. Адсорберы периодического действия с неподвижным слоем поглотителя имеют различное конструктивное исполнение. Более распространены цилиндрические вертикальные (рис. 1.4) и горизонтальные адсорберы. На колосниковой решетке в нижней части корпуса находится слой гравия высотой 100–200 мм, а на гравии укладывают слой адсорбента высотой до 2,5 м. Сверху от уноса адсорбент защищен проволочной сеткой. Диаметр адсорберов вертикального типа 2; 2,5; 3 м; высота цилиндрический части корпуса – до 2–5 м.

Очищаемый газ поступает в верхнюю часть аппарата со скоростью до 4 м/с и проходит сверху вниз через слой адсорбента. После того как поглотительная способность адсорбента исчерпана, происходит «проскок» поглощаемого компонента. Тогда аппарат переключают на процесс десорбции. В аппарат подают пар снизу. Пар удаляет из сорбента поглощенный компонент и направляется в холодильник-конденсатор, в котором происходит отделение поглощенного компонента от адсорбента. Производительность вертикальных адсорберов 10000—30000 м3/ч.

Рисунок 1.4 - Адсорберы периодического действия с неподвижным слоем 1 — барботер для подачи острого пара при десорбции; 2 — люки для выгрузки поглотителя; 3 — штуцер для отвода паров при десорбции; 4 —штуцер для подачи парогазовой смеси (при адсорбции) и воздуха (при сушке и охлаждении); 5 — люк для выгрузки поглотителя; 6 — корпус; 7 — штуцер для отвода отработанного газа (при адсорбции) и воздуха (при сушке и охлаждении); 8 — штуцер для отводя конденсата На рис. 1.5 показана принципиальная схема непрерывного процесса адсорбции с циркулирующим псевдосжиженным адсорбентом.

Рисунок 1.5 - Принципиальная схема адсорбера с циркулирующим псевдосжиженным адсорбентом:

I — подача очищаемого газа; II — выход очищенного газа; III —подача вытесняющего вещества (пара или инертного газа); IV — выход адсорбтива; V — линия передачи адсорбента из десорбера в адсорбер; VI — линия передачи адсорбента из адсорбера в десорбер; 1 — адсорбер; 2 — десорбер; 3 — псевдосжиженный адсорбент Непрерывная адсорбция перспективна, так как позволяет интенсифицировать процесс и с помощью сравнительно небольшого количества адсорбента очищать с высокой эффективностью газы от вредных паров и газов при их невысоких концентрациях. Можно подобрать такую скорость подачи очищаемого газа через слой зернистого материала (адсорбента), что слой материала будет находиться во взвешенном состоянии, напоминая кипящую жидкость. Такой слой зернистого материала называют псевдосжиженным или кипящим. При прохождении газа через слой материала происходит поглощение нежелательного компонента (адсорбтива). Очищенный газ покидает аппарат. Часть адсорбента постоянно спускается в десорбер для регенерации. Роль вытесняющего вещества при регенерации выполняет водяной пар или нагретый инертный газ. В десорбере также поддерживается кипящий слой адсорбента. Из него извлекается улавливаемое вещество (адсорбтив) и выводится из системы.

Регенерированный адсорбент возвращается в адсорбер. Таким образом, происходит непрерывный процесс десорбции.

Каталитические методы очистки основаны на взаимодействии удаляемых веществ с вводимым в очищаемую газовую среду веществом в присутствии катализатора. В результате реакций находящиеся в газе примеси превращаются в другие соединения, представляющие меньшую опасность, или легко отделяются от газа.

Благодаря применению катализаторов можно достичь высокой степени счистки газа, достигающей в ряде случаев 99,9 %. Каталитическая очистка применяется в основном при небольшой концентрации удаляемого компонента в очищаемом газе.

Каталитическая очистка позволяет обезвреживать оксиды азота, оксид углерода, другие вредные газовые загрязнения. Катализатор должен обладать активностью, пористой структурой, а также стабильностью, селективностью, прочностью. Под стабильностью понимают устойчивость к длительному воздействию температуры и компонента газовой смеси. Основное достоинство каталитических методов очистки:

возможность достижения высокой степени очистки. При температуре 100 –150 °С процессы рассматриваются как необратимые, что позволяет получать газ с весьма низким содержанием примесей. Основные недостатки: обычно установки для каталитической очистки сложны, громоздки; в качестве эффективных катализаторов приходится применять дорогостоящие вещества – платину, палладий, рутений; используют и более дешёвые – никель, хром, медь, но они менее эффективны. В целом наблюдается тенденция расширения применения каталитической очистки. Эти методы нуждаются в дальнейшем совершенствовании.

2 МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

2.1 УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ УСТАНОВКИ

Работа проводится на установке внешний вид, которой представлен на рис.2. и представляет собой стол 1 лабораторный, выполненный в виде металлического сварного каркаса, на котором установлены столешница 2 и вертикальная панель 3. На вертикальной панели 3 установлены устройства очистки: угольный адсорбер 4, силикагелевый адсорбер 5 и водяной абсорбер 6. Также на вертикальной панели 3 расположены многоканальный кран-распределитель 7 (далее - кран-распределитель) и универсальная камера-смеситель 8 (далее - камера-смеситель). В подстольной части установки расположен вентилятор 9, закрепленный на раме 10. С помощью вентилятора 9 создается воздушный поток в магистралях 11 очистки, соединенных с адсорберами и абсорбером, и свободной магистрали 12. Воздушный поток от вентилятора поступает в кран 7, который обеспечивает возможность переключения магистралей.

Далее по одной из магистралей воздушный поток попадает в камеру 8 и по возвратной магистрали 13 возвращается к вентилятору 9. Таким образом, пневмосистема установки является замкнутой. На вертикальной панели 3 расположен блок 14 управления, на лицевой панели которого расположены тумблеры для включения установки, вентилятора 9 и насоса 16 гидросистемы абсорбера.

Адсорбер представляет собой прозрачную цилиндрическую ёмкость, имеющую верхнюю и нижнюю крышки с ниппелями и заполненную веществом-адсорбентом.

Один адсорбер заполнен активированным углём, другой - силикагелем. Абсорбер представляет собой цилиндрическую ёмкость из прозрачного материала, внутри которого имеется разбрызгиватель с решеткой для создания мелкодисперсной водяной среды. Под столешницей 2 расположена насосная станция 15, представляющая собой прямоугольную ёмкость с водой, на дне которой установлен погружной насос 16. Вода подается по напорной трубке в разбрызгиватель абсорбера 6 и сливается по возвратной трубке в ёмкость с водой. Таким образом, гидросистема абсорбера является замкнутой.

Камера 8 представляет собой цилиндрическую металлическую ёмкость со стеклянными кранами 17 и служит для внесения в воздушный поток пневмосистемы веществ-загрязнителей, отбора проб загрязненного и очищенного воздуха, обеспечения дополнительного объема воздуха и перемешивания воздуха с веществамизагрязнителями. Внесение веществ-загрязнителей и отбор проб осуществляется с помощью стеклянных кранов 17. Склянки 18 для хранения веществ-загрязнителей размещаются на столешнице 2. На каждой склянке нанесено наименование веществазагрязнителя.

2.2 УКАЗАНИЯ МЕР БЕЗОПАСНОСТИ

2.2.1. К работе с установкой допускаются лица, ознакомленные с её устройством, принципом действия и мерами безопасности в соответствии с требованиями, приведенными в настоящем разделе.

2.2.2. Запрещается включать насос гидросистемы абсорбера, когда воздушный поток не проходит через абсорбер.

2.2.3. Концентрация используемых в процессе проведения лабораторной работы веществ-загрязнителей должна строго соответствовать указанной в разделе «подготовка установки к работе».

2.2.4. Лабораторный стенд должен быть заземлён.

2.2.5. Лабораторная работа должна проводиться в хорошо проветриваемом и вентилируемом помещении.

Подготовка к работе заключается в приготовлении веществ-загрязнителей в предназначенных для этого склянках:

2.3.1 В склянку с надписью "Хлор" при помощи шприца вместимостью 20 мл влить 5 мл хлорного раствора и плотно закрыть резиновой пробкой горлышко склянки.

2.3.2 В склянку с надписью "Бензин" положить полоску бумаги с нанесенным на нее 2 мл резинового клея и плотно закрыть резиновой пробкой горлышко склянки.

2.3.3 В склянку с надписью "Аммиак" влить содержимое трех ампул нашатырного спирта вместимостью 1 мл и плотно закрыть резиновой пробкой горлышко склянки.

2.3.4 В склянку с надписью "Нефть" при помощи шприца влить 50 мл нефти и плотно закрыть резиновой пробкой горлышко склянки.

2.3.5 Залить в насосную станцию абсорбера 2,5 л воды. Залить воду в насос через напорный штуцер насосной станции, предварительно сняв с него соединительную трубку. Надеть соединительную трубку на напорный штуцер.

2.4 ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

2.4.1 Подсоединить блок управления установки к сети переменного тока.

2.4.2 Многоканальный кран-распределитель перевести в положение, при котором воздушный поток будет проходить по свободной магистрали.

2.4.3 Из склянки с надписью "Аммиак" отобрать 200 мл загрязненного воздуха и внести в камеру-смеситель. Для этого шприц "луер" вместимостью 150 мл подсоединить к крану склянки, открыть кран склянки, немного приоткрыть верхнее горлышко склянки и втянуть в шприц 100 мл загрязненного воздуха из склянки. Закрыть верхнее горлышко и кран склянки. Подсоединить шприц к правому крану камерысмесителя, открыть кран и вытолкнуть загрязненный воздух из шприца в камерусмеситель. Закрыть кран камеры.

2.4.4 Описанные выше действия повторить еще один раз.

2.4.5 С помощью тумблера на блоке управления включить вентилятор и дать возможность загрязненному воздуху перемешаться с воздухом пневмосистемы в течение 1 минуты. Время засекать с помощью секундомера.

2.4.6 Выключить вентилятор, взять аспиратор и соответствующую индикаторную трубку. Затем открыть левый кран камеры-смесителя, прокачать с помощью аспиратора AM5 500 мл (пять сжатий аспиратора) загрязненного воздуха через индикаторную трубку и закрыть кран камеры. С помощью шкалы на упаковочной коробке индикаторных трубок определить концентрацию аммиака в воздухе пневмосистемы.

2.4.7 Перевести кран-распределитель в положение, при котором воздух будет проходить через адсорбер с активированным углём и повторить действия в соответствии с п. 2.4.3.

2.4.8 Включить вентилятор и прогонять загрязненный воздух через адсорбер в течение 5 минут.

2.4.9 Выключить вентилятор и произвести отбор пробы очищенного воздуха в соответствии с п. 2.4.6.

2.4.10 Определить эффективность очистки воздуха по формуле:

где Сз - концентрация вещества-загрязнителя в загрязненном воздухе, г/м3;

Со - концентрация вещества-загрязнителя в очищенном воздухе, г/м3.

2.4.11 Вынуть пробку с краном из камеры-смесителя, включить вентилятор и в течение 2 минут производить продувку магистралей пневмосистемы. Каждую магистраль необходимо продувать в течение 30 секунд, для чего необходимо переключать кран-распределитель через указанный интервал времени. После завершения продувки выключить вентилятор.

2.4.12 Произвести действия в соответствии с п.п. 2.4.2 – 2.4.6.

2.4.13 Перевести кран-распределитель в положение, при котором воздух будет проходить через адсорбер с силикагелем и повторить действия в соответствии с п.

2.4. 2.4.14 Произвести действия в соответствии с п.п. 2.4.8 – 2.4.11.

2.4.15 Произвести действия в соответствии с п.п. 2.4.2 – 2.4.6.

2.4.16 Перевести кран-распределитель в положение, при котором воздух будет проходить через абсорбер и повторить действия в соответствии с п. 2.4.3.

2.4.17 С помощью тумблера на блоке управления включить насос гидросистемы абсорбера, при этом заработает разбрызгиватель абсорбера.

2.4.18 Произвести действия в соответствии с п.п. 2.4.8 – 2.4.10. Но только в этом случае загрязненный воздух будет проходить через абсорбер.

2.4.19 Выключить насос гидросистемы абсорбера и произвести действия в соответствии с п. 2.4.11.

2.4.20 Для оценки эффективности очистки воздуха от бензина, хлора, нефти и др. веществ с помощью адсорберов и абсорбера необходимо повторить действия в соответствии с п.п. 2.4.2 – 2.4.18. Вид вещества задаётся преподавателем.

Объём загрязнённого воздуха, вносимого в камеру-смеситель, и объём прокачиваемого через соответствующую индикаторную трубку воздуха для веществ, не приведённых выше, задаётся преподавателем.

2.4.21 После завершения лабораторной работы выключить установку и проверить, закрыты ли пробками все склянки, краны на склянках и краны камерысмесителя.

2.5 МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В

ВОЗДУХЕ ИНДИКАТОРНЫМИ ТРУБКАМИ

Сущность метода заключается в изменении окраски индикаторного порошка в результате реакции с вредным веществом (газом или паром) в анализируемом воздухе, просасываемом через трубку. Измерение концентрации вредного вещества производится по длине изменившего первоначальную окраску слоя индикаторного порошка в трубке (линейно-колористическая индикаторная трубка) или по его интенсивности (колориметрическая индикаторная трубка).

В данной работе применяются индикаторные трубки РЮАЖ.415522.503 (далее по тексту - ТИ), колористические, колориметрические (ТИ-п) и экспозиционные (ТИд) предназначены для измерения содержания вредных веществ и кислорода при контроле:

- загрязнения воздуха рабочей зоны на уровне предельно допустимых концентраций (ПДК) по ГОСТ 12.1.005;

- загрязнения воздушной среды при аварийных ситуациях при значительном превышении ПДК для воздуха рабочей зоны;

- промышленных выбросов топливопотребляющих установок малой мощности, работающих на природном газе;

- промышленных выбросов химических производств;

- содержания газов и паров в воздушной среде в статическом режиме;

- наличия вредных газов и паров в воздушной среде.

ТИ могут быть применены для предварительной оценки (скрининга) качества воздуха и других газовых сред, связанной с защитой здоровья населения, и охраной окружающей среды.

ТИ предназначены для комплектования химических газоопределителей типа ГХ (ГХ-ВРЗ и ГХ-ПВ) РЮАЖ.413543.002, используемых при количественном определении химического состава воздушных сред с применением прокачивающих устройств типа аспираторов сильфонных АМ-5 ТУ 12.43.01.166-80, АМ-0059 ТУ РЮАЖ.413543.010 или УГ-2. ТИ экспозиционные предназначены для работы в статическом режиме (без прокачивающего устройства).

Проведение измерений концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны проводят при следующих параметрах:

барометрическое давление - от 90 до 104 кПа (680-780 мм рт. ст);

относительная влажность - 30-80 %;

температура - от 288 до 303 К.

Допускается отклонение от указанных параметров, если это предусмотрено в нормативно-технической документации на средства измерения.

Контроль метрологических параметров воздуха рабочей зоны должен осуществляться параллельно с измерениями концентраций вредных веществ индикаторными трубками.

Измерение следует начинать не позднее 1 мин после разгерметизации трубок.

Пределы допускаемой основной относительной погрешности для колористических и экспозиционных ТИ при нормальных условиях ± 25%.

Пределы основной относительной погрешности срабатывания для колориметрических ТИ ± 50%.

2.6 ВЫПОЛНЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ И ВЫЧИСЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ДЛЯ

КОЛОРИСТИЧЕСКИХ И ЭКСПОЗИЦИОННЫХ ТИ

2.6.1 Для измерения концентрации определяемого компонента в анализируемой газовой среде вынуть соответствующую индикаторную трубку из коробки, отломить оба конца. Вставить трубку в гнездо просасывающего устройства концом, на который указывает стрелка (или немаркированным концом, если на ТИ есть маркировка).

Примечание. В случае несоответствия наружного диаметра индикаторной трубки и внутреннего диаметра гнезда, необходимо использовать переходник.

2.6.2 Провести прокачивание через трубку необходимого объема газа, указанного рядом со шкалой на поверхности трубки или на коробке с ТИ.

2.6.3 После прокачивания через трубку необходимого объема анализируемой пробы отсоединить трубку от насоса и определить концентрацию анализируемого газа по соответствующей шкале на трубке или на коробке.

2.6.4 Определить концентрацию определяемого компонента по длине окрасившегося (прореагировавшего) слоя индикаторной массы. Если граница слоя неровная, то в расчет принять максимальную величину длины прореагировавшего слоя. Определение концентрации определяемого компонента проводить по трем измерениям.

2.6.5 Рассчитать концентрацию определяемого компонента при рабочих условиях по формуле:

где С – среднее арифметическое значение содержания определяемого компонента; С1, С2, С3 – результаты единичных измерений, 3 – число измерений.

2.6.6 Расчёт полученного содержания вредного вещества при рабочих условиях (101,3 кПа, 20 °С) проводить по формуле:

где Спривед – содержание определяемого компонента при давлении 101,3 кПа и температуре 20 °С; С – среднее арифметическое значение содержания определяемого компонента при рабочих условиях; К – коэффициент, зависящий от рабочих условий (температуры и давления).

Коэффициент К рассчитать по формуле:

где t – температура газа в момент определения концентрации, °С; Ратм – атмосферное давление в момент определения концентрации, кПа.

2.7 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ВРЕДНОГО ВЕЩЕСТВА С

ПОМОЩЬЮ КОЛОРИМЕТРИЧЕСКИХ ТРУБОК

2.7.1 Для измерения концентрации определяемого компонента в анализируемой газовой среде вынуть соответствующую индикаторную трубку из коробки, отломить оба конца. Вставить трубку в гнездо просасывающего устройства концом, на который указывает стрелка (или немаркированным концом, если на ТИ есть маркировка).

Примечание. В случае несоответствия наружного диаметра индикаторной трубки и внутреннего диаметра гнезда, необходимо использовать переходник.

2.7.2 Провести прокачивание через трубку необходимого объема газа, указанного рядом со шкалой на поверхности трубки или на коробке с ТИ.

2.7.3 После прокачивания через трубку необходимого объема анализируемой пробы отсоединить трубку от насоса (и зонда) и сравнить окраску наполнителя с эталоном окраски на этикетке (интенсивность окраски должна быть не слабее эталона), и определить соответствующую этой окраске концентрацию вредного вещества.

3 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Что такое вредное вещество?

Основные пути поступления вредных веществ в организм человека.

Факторы, определяющие действие вредных веществ ан организм.

Вредные вещества, наиболее распространённые в нефтегазовой отрасли и особенности их действия на организм.

Принципы гигиенического нормирования вредных веществ.

Основные способы очистки воздуха.

Принцип действия адсорбции.

Принцип действия абсорбции.

Основные методы контроля содержания вредных веществ в воздухе.

Факторы, влияющие на эффективность очистки воздуха от вредных веществ.

10.

4 РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Безопасность жизнедеятельности: Учебник для студентов средних спец. учеб.

заведений / С. В. Белов, В. А. Девисилов, А. Ф. Козьяков и др.; Под общей ред. С. В. Белова. 3-е изд., испр. и доп. М.: Высш. шк., 2003. – 357 с.

2. Безопасность жизнедеятельности. Производственная безопасность и охрана труда / П. П. Кукин, В. Л. Лапин, Н, Л. Пономарев и др. Учеб. пособие для ст удентов средних спец. учеб, заведений. М.: Высш. шк., 2001. – 431 с.

3. Безопасность и охрана труда: Учеб. пособие для в узов / Н. Е. Гарнагина, Н.

Г. Занько, Н. Ю. Золотарева и др.; Под ред. О. Н. Русака. СПб.: Изд-во МАНЭБ, 2001. – 279 с.

4. Руководство по оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда. Руководство Р 2.2. 2006-05.

5. ГОСТ 12.1.005-88. ССБТ. Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования. – М.: Изд-во стандартов, 1989.