ФИЛЬТРУЮЩЕ-СОРБИРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ СРЕДСТВ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА

Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано в средствах очистки воздуха вредных производств.

Известны промышленные противогазы, очищающие используемый для дыхания воздух от токсичных газов и паров, сорбирующие элементы которых, например коробок промышленных противогазов, заполнены импрегнированным углем, содержащим до 10% молибдена, до 10% сульфата, меди 0-20% и цинка 0-20% (патент США 5492882, кл. B 01 J 20/20, от 26.07.93, 502-417, 423-460, 128-205). Однако эти фильтрующие элементы обладают недостаточной вибропрочностью, а также не могут одновременно очищать воздух от большого числа токсичных вредных веществ и продуктов их разложения.

Известны также сорбирующие элементы средств защиты органов дыхания от токсичных газов и/или паров, содержащие активированный уголь, импрегнированный 0-14% меди, 2-16% цинка, 0-10% серебра и 0-6% триэтилендиамина (ЕПВ (ЕП) заявка 0405404, кл. B 01 J 20/20, от 25.06.90). Недостатками сорбирующих элементов этих средств защиты также являются их небольшая вибропрочность и невозможность использования в индивидуальных и коллективных средствах защиты, предназначенных для одновременной защиты от токсичных вредных веществ и продуктов их разложения.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по количеству совпадающих признаков и технической сущности является фильтрующе-сорбирующий элемент, содержащий частицы сорбента, скрепленные равномерно распределенными между ними частицами термопластичного полимера. В качестве сорбента используется модифицированный активированный уголь. Этот фильтрующе-сорбирующий элемент принят за прототип предлагаемого изобретения (патент РФ 2027474, кл. В 01 D 39/00, от 21.09.92).

Однако этот фильтрующе-сорбирующий элемент при удовлетворительной вибропрочности не обладает высокой универсальностью и не может быть использован в средствах защиты органов дыхания, предназначенных для одновременной очистки воздуха от токсичных вредных веществ и продуктов их разложения.

Технический результат, достигаемый в заявленном изобретении, заключается в том, что промышленные коллективные и индивидуальные средства защиты, изготовленные с использованием предлагаемого фильтрующе-сорбирующего элемента, одновременно очищают воздух от токсичных вредных веществ и продуктов их разложения, а также в значительном увеличении времени и эффективности защиты от окиси углерода.

Указанный технический результат достигается тем, что фильтрующе-сорбирующий элемент для средств очистки воздуха, содержащий частицы сорбента, скрепленные равномерно распределенными между ними частицами термопластичного полимера со средним размером 0,15-0,70 от среднего размера частиц сорбента, согласно изобретению состоит из лобового и замыкающего слоев, при этом лобовой слой в качестве сорбента содержит смесь углеродсодержащего катализатора, модифицированного соединениями меди, хрома, серебра и триэтилендиамином, и активной окиси алюминия, пропитанной перманганатом бария, при следующем соотношении компонентов в слое, мас.%:
Углеродсодержащий катализатор, модифицированный соединениями меди, хрома, серебра и триэтилендиамином - 46-65
Активная окись алюминия, пропитанная перманганатом бария - 15-45
Термопластичный полимер - 7-30
а замыкающий слой состоит из смеси активной окиси алюминия, импрегнированной палладием, и термопластичного полимера, при следующем соотношении компонентов в слое, мас.%:
Активная окись алюминия, импрегнированная палладием - 48-93
Термопластичный полимер - 7-52
Использование указанных признаков позволяет:
- одновременно очищать воздух от токсичных вредных веществ и продуктов их разложения за счет использования заявляемых ингредиентов и оптимизации их соотношения в фильтрующе-сорбирующем элементе;
- значительно повысить время защитного действия фильтрующе-сорбирующего элемента по окиси углерода (свыше 1000 часов), а также повысить эффективность очистки по окиси углерода (до 99,9%) за счет предлагаемого послойного расположения ингредиентов в фильтрующе-сорбирующем элементе.

Отличие предложенного фильтрующе-сорбирующего элемента заключается в том, что он состоит из лобового и замыкающего слоев, при этом лобовой слой в качестве сорбента содержит смесь углеродсодержащего катализатора, модифицированного соединениями меди, хрома, серебра и триэтилендиамином, активной окиси алюминия, пропитанной перманганатом бария, при следующем соотношении компонентов в слое, мас.%:
Углеродсодержащий катализатор, модифицированный соединениями меди, хрома, серебра и триэтилендиамином - 46-65
Активная окись алюминия, пропитанная перманганатом бария - 15-45
Термопластичный полимер - 7-30
а замыкающий слой состоит из смеси активной окиси алюминия, импрегнированной палладием, и термопластичного полимера, при следующем соотношении компонентов в слое, мас.%:
Активная окись алюминия, импрегнированная палладием - 48-93
Термопластичный полимер - 7-52
в результате чего значительно повышается универсальность фильтрующе-сорбирующего элемента.

Предлагаемый фильтрующе-сорбирующий элемент получают путем смешения в смесителе дробленого полиэтилена, средний размер частиц которого составляет 0,2-1,0 от среднего размера частиц сорбента, и сорбентов, взятых в заявленном соотношении. Подготовленная для формования смесь прессуется в форме требуемого профиля под давлением 4-17 кг/см². Спрессованная масса подвергается термообработке при скорости подъема температуры 3-5^oС/мин. После окончания термообработки форма охлаждается и из нее извлекается готовое к употреблению изделие, в котором частицы исходных сорбентов прочно скреплены между собой частицами термопластичного полимера, средний размер которых теперь составляет 0,15-0,70 от среднего размера частиц сорбента, и находятся фактически во взвешенном состоянии. При этом образуется полужесткий каркас, создается единая фильтрующе-сорбирующая среда с дополнительными каналами между отдельными частицами и каналами большего размера между конгломератами частиц. Увеличивается обдуваемая поверхность зерен сорбента.

В результате многочисленных опытов установлено, что если в готовом изделии средний размер частиц полимера меньше 0,15 от среднего размера частиц сорбента, то прочность такого фильтрующе-сорбирующего элемента неудовлетворительна. Если средний размер частиц полимера составляет больше 0,70 от среднего размера частиц сорбента, то в таком фильтрующе-сорбирующем элементе большая часть поверхности частичек сорбента обволакивается полиэтиленом, что значительно снижает его сорбционную емкость.

Работоспособность предложенного фильтрующе-сорбирующего элемента для средств очистки воздуха и количественное выражение заявленных ингредиентов в нем подтверждены путем испытания макетных образцов, изготовленных в форме таблеток или полых цилиндров, через которые воздух, содержащий вредные примеси и продукты их разложения, проходил сначала через лобовой, а затем через замыкающий слой. Было изготовлено 12 образцов фильтрующе-сорбирующих элементов (см. табл. 1).

Результаты испытаний этих образцов фильтрующе-сорбирующих элементов по вредным примесям и продуктам их разложения представлены в табл. 2.

Анализ результатов испытаний, приведенных в табл. 2, показывает, что самыми лучшими образцами оказались 2-8, состав которых полностью входит в интервал, заявленный в предлагаемом изобретении (см. табл. 1). Эти образцы обеспечивают удовлетворительную очистку более чем от 30 продуктов разложения вредных примесей. Как видно из табл. 2, другие образцы, состав которых выходит за заявленный интервал, такими свойствами не обладают.

Использование в промышленных средствах очистки воздуха предлагаемого фильтрующе-сорбирующего элемента позволяет получать воздух, очищенный одновременно от вредных примесей, продуктов их разложения и моторного топлива (окиси углерода, окислов азота, паров синтетического масла), а также значительно увеличить время и эффективность защиты от окиси углерода.

Таким образом, каждый признак заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение технического результата, а вся совокупность достаточна для характеристики заявленного технического решения.