防毒面具是有毒作業(yè)常用的個(gè)體呼吸防護(hù)設(shè)備,它所使用的化學(xué)濾毒盒,能將入空氣中的有害氣體或蒸氣濾除,或?qū)⑵錆舛冉档?,保護(hù)使用者的身體健康。根據(jù)我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn),通常將濾毒盒分為防有機(jī)氣體、防氨氣、防汞蒸氣和防酸性氣體(如氯氣、氯化氫和二氧化硫等)。
了解濾毒盒如何工作,能幫助人們?cè)谧鳂I(yè)中正確使用,非常重要。
濾毒盒盒體內(nèi)裝填有吸附劑,吸附劑具有多孔狀結(jié)構(gòu),通常為活性炭,如煤質(zhì)炭或椰殼炭。多孔結(jié)構(gòu)使活性炭有巨大的內(nèi)表面積,每克活性炭的表面積可達(dá)一千平方米左右,對(duì)許多氣體和蒸氣具有很高的吸附性。氣體是常溫常壓下呈氣態(tài)存在的物質(zhì),如氯氣、一氧化碳?xì)怏w等,蒸氣是常溫常壓下以液態(tài)存在的物質(zhì)蒸發(fā)產(chǎn)生的氣體,如苯、丙酮等。吸附是氣體分子被吸引到活性炭表面,進(jìn)而從空氣中被分離出的過程,這種吸引力比較弱,是弱的物理作用,也稱物理吸附,強(qiáng)度與有機(jī)蒸氣的性質(zhì)有密切關(guān)系。
為使濾毒盒對(duì)某些化學(xué)物質(zhì)更具有選擇性,用化學(xué)試劑浸漬活性炭后,某些特殊化學(xué)物質(zhì)可與活性炭上的試劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng),這類吸附也叫作化學(xué)吸附。多數(shù)濾毒盒依靠化學(xué)吸附(參見表1)。
表1 濾毒盒種類和過濾機(jī)理
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濾毒盒種類 | 過濾機(jī)理 | 化學(xué)試劑舉例 |
有機(jī)蒸氣 | 物理吸附 | —— |
氨氣 | 化學(xué)吸附 | 氯化鎳、鈷鹽、銅鹽、酸 |
酸性氣體 | 化學(xué)吸附 | 碳酸鹽、磷酸鹽、氫氧化鉀、銅鹽 |
汞蒸氣 | 化學(xué)吸附 | 碘、硫 |
化學(xué)吸附力是化學(xué)結(jié)合力,比單純的物理吸附力強(qiáng)許多,且不可逆轉(zhuǎn),這類濾毒盒在使用中只要注意不發(fā)生穿透,及時(shí)更換濾毒盒,往往不會(huì)有特殊的問題。所謂穿透是活性炭已經(jīng)吸附飽和,失去過濾作用,如不更換,有害氣體將直接被使用者吸入。
但對(duì)于有機(jī)濾毒盒來(lái)講,情況比較復(fù)雜。首先,有機(jī)蒸氣種類繁多,同一濾毒盒對(duì)不同種類物質(zhì)吸附容量不同,難于統(tǒng)一確定更換時(shí)間。另一個(gè)突出問題是,由于物理吸附作用力弱,吸附過程可能發(fā)生逆轉(zhuǎn),出現(xiàn)解吸。解吸會(huì)在活性炭停止使用期間自然發(fā)生,也會(huì)因活性炭選擇吸附與它親和力更強(qiáng)的物質(zhì)使已經(jīng)吸附的物質(zhì)被替代而發(fā)生,通常這類容易被替代的物質(zhì)被稱為易揮發(fā)性物質(zhì)。在歐洲,把沸點(diǎn)低于65°C作為劃分易揮發(fā)性物質(zhì)的指導(dǎo)性界限,常見的如丙酮(沸點(diǎn)56.5°C)、二氯甲烷(沸點(diǎn)39.8°C)、汽油(沸點(diǎn)40-200°C)、石油醚(沸點(diǎn)40-80°C)、乙醚(沸點(diǎn)34.6°C)、乙醛(沸點(diǎn)20.8°C)等。對(duì)用于過濾這類物質(zhì)的濾毒盒而言,在停止使用期間,即使濾毒盒內(nèi)沒有氣流運(yùn)動(dòng),原來(lái)吸附的物質(zhì)也會(huì)解吸,解吸的物質(zhì)從濾毒盒入口端炭層向后方擴(kuò)散,直至彌漫整個(gè)濾毒盒,這個(gè)現(xiàn)象稱為遷移,造成遷移的因素包括: