РОЗРОБКА СКОМБІНОВАНОГО ФІЛЬТРУ З ІНДИКАЦІЄЮ ЗАКІНЧЕННЯ СТРОКУ СЛУЖБИ ДЛЯ ПРОТИГАЗУ
DOI:
https://doi.org/10.32782/EIS/2024-106-17Ключові слова:
адсорбція, скомбінований фільтр, капсула, ароматична речовина, час захисної діїАнотація
Мета полягає в удосконаленні конструкції скомбінованих фільтрів для протигазу з індикацією закінчення часу захисної дії. Методи. Визначення часу захисної дії виконувалось стандартним методом оцінювання поглинальної здатності фільтрів згідно з ДСТУ EN 14387:2021. Як тестові гази використовували аміак та сірководень. Тестування фільтрів проводилось етапами по 10 хвилин за раз, загальний час випробування фільтру додавався до загального значення. Визначення проникання газу через фільтр проводилось комбінованим способом з використанням газоаналізаторів та нюху випробувачів-експертів. Результати. Проведено аналіз літературних джерел щодо вимог із застосування систем попередження користувачів фільтрів про закінчення часу захисної дії. Встановлено, що найбільш прийнятним методом є використання індикаторів. Удосконалено конструкцію скомбінованого фільтра за допомогою розміщення в передостанньому шарі активованого вугілля по центру руху повітряного потоку розчинної хлоридно-натрієвої капсули з ароматичною речовиною. Визначено, що час захисної дії скомбінованих фільтрів із хлоридно-натрієвою капсулою з ароматичною речовиною відрізняється до 20% від розрахункового, що дозволить зберегти здоров’я користувача завдяки ранній діагностиці закінчення адсорбційної ємності фільтра. Побудовано графіки залежності часу захисної дії скомбінованих фільтрів від концентрації шкідливої речовини в повітрі, які отримані теоретичним шляхом та апроксимацією даних згідно з отриманими експериментальними результатами. Розроблено рекомендації для користувачів фільтрів щодо зменшення ризиків отруєння шкідливими речовинами та підвищення ефективності використання засобів індивідуального захисту органів дихання. Новизна полягає у визначенні адсорбційного ресурсу скомбінованого фільтру через руйнацію структури хлоридно-натрієвої оболонки капсули, яка містить ароматичні вуглеводи. Цінність полягає у визначенні терміну захисної дії скомбінованих фільтрів завдяки появі різкого безпечного запаху в підмасковому просторі через попередню руйнацію хлоридно-натрієвої оболонки капсули, яка розташована в конструкції фільтра.
Посилання
Протигазовий фільтр : пат. 28733 Україна : А62В 23/00. № u 2007 07199 ; заявл. 26.06.2007 ; опубл. 25.12.2007, Бюл. № 21. 3 с.
NIOSH [1996]. NIOSH Guide to the Selection and Use of Particulate Respirators. Cincinnati, OH: U.S. Department of Health and Human Services, Public Health Service, Centers for Disease Control, National Institute for Occupational Safety and Health, DHHS (NIOSH) Publication No. 96-101. URL: https://www.cdc.gov/niosh/docs/96-101/default.html (дата звернення: 29.08.2024).
Аналіз ефективності існуючих способів визначення часу захисної дії протигазових фільтрів. Науковий вісник ДонНТУ / Д.І. Радчук та ін. 2023. № 2 (11). С. 128–137. URL: https://doi.org/10.31474/2415-7902-2023-2-11-128-137 (дата звернення: 29.08.2024).
Wang Y., Wang B. & Wang, R. Current Status of Detection Technologies for Indoor Hazardous Air Pollutants and Particulate Matter. Aerosol Air Qual. 2023. Res. 23, 230193. URL: https://doi.org/10.4209/aaqr.230193 (date of access 29.08.2024).
Rakyoung J., Kim Sh.H., Kwangjun K., Kihyun K., Myungkyu P., Ireh S. et al. Advanced cartridge design for a gas respiratory protection system using experiments, CFD simulation and virtual reality. Journal of Cleaner Production. 2023. Vol. 426. URL: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.139101 (date of access: 29.08.2024).
Moon S.M., Lee S., Min H., Park S., Yoon S., Choi, J. H. et al. Design and Integration of a Gas Sensor Module that Indicates the End of Service Life of a Gas Mask Canister. Adv. Mater. Technol. 2022. No 7, 2100711. URL: https://doi.org/10.1002/admt.202100711 (date of access: 29.08.2024).
Janvier, F. (2017). Effect of Mixtures Optimization of Parameters Used in Predictive Models for Respirator Cartridge Service Life for Toxic Organic Vapors. Extended abstract of Doctor’s thesis. Montreal (Canada): Université de Montréal. P. 37.
Konda A., Prakash A., Moss G.A., Schmoldt M., Grant G.D. & Guha, S. Aerosol filtration efficiency of common fabrics used in respiratory cloth masks. ACS Nano. 2020. Vol. 14. P. 6339-6347. URL: https://doi.org/10.1021/acsnano.0c03252 (date of access: 29.08.2024).
Zhuang Z., Bradtmiller B., & Shaffer R.E. New respirator fit test panels representing the current U.S. civilian work force. Journal of Occupational and Environmental Hygiene. 2007. Vol 4. P. 647–659. URL: https://doi.org/10.1080/15459620701497538 (date of access: 29.08.2024).
Groce D., Guffey S., & Viscusi D.J. Three-dimensional facial parameters and principal component scores: Association with respirator fit. Journal of the. International Society for Respiratory Protection. 2010. № 27(1), Р. 1–15.
Cai M., Li H., Shen S., Wang Yu & Yang, Q. Customized design and 3D printing of face seal for an N95 Filtering Facepiece Respirator. Journal of Occupational and Environmental Hygiene. 2017. No 15(3). P. 226–234. DOI: 10.1080/15459624.2017.1411598 (date of access: 29.08.2024).
Verma S., Dhanak M., & Frankenfield J. Visualizing the effectiveness of face masks in obstructing respiratory jets. Phys. Fluids. 2020. Vol. 32, 061708. URL: http://dx.doi.org/10.1063/5.0016018 (date of access: 29.08.2024).
Zangmeister C. D., Radney J.G., Vicenzi E.P. & Weaver J.L. Filtration efficiencies of nanoscale aerosol by cloth mask materials used to slow the spread of SARS CoV-2. ACS Nano. 2020. Vol. 14. P. 9188-9200. URL: https://doi.org/10.1021/acsnano.0c05025 (date of access: 29.08.2024).
Zhao M., Liao L., Xiao W., Yu X., Wang H., Wang Q. et al. Household materials selection for homemade cloth face coverings and their filtration efficiency enhancement with triboelectric charging. Nano Lett. 2020. Vol. 20. P. 5544-5552. URL: http://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c02211 (date of access: 29.08.2024).
Zhang H., Zhang J., Hu Z., Quan L., Shi L., Chen J. et al. Waist-wearable wireless respiration sensor based on triboelectric effect. Nano Energy. 2019. Vol. 59. P. 75-83. URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.01.063 (date of access: 29.08.2024).
Jennifer A. M., Gutierrez A., Galang M. D., Seva R. R., Lu M. C. & Ty, D.R.S. Designing an improved respirator for automotive painters. International Journal of Industrial Ergonomics. 2014. No 44(1). P. 131-139. URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.ergon.2013.11.004 (date of access: 29.08.2024).
Radchuk D., Cheberiachko Yu., Naumov M., & Cheberiachko S. Research of influence of the gas filter design parameters on the protective term of respirators. Social Development and Security. 2024. Vol. 14(3). P. 180-194. URL: https://www.paperssds.eu/index.php/JSPSDS/article/view/689 (date of access: 29.08.2024).
Si F., Lian P., Yang D., Han G., Hao S. & Ye P. 3D Numerical Simulation of Aerodynamic Characteristics of a Gas Filter. Journal of Applied Mathematics and Physics. 2019. Vol. 7. P. 1920–1928. DOI: 10.4236/jamp.2019.78132 (date of access: 29.08.2024).
Jeon R., Kim S.H., Ko K., Kwon K., Park M., Seo I. et al. Advanced cartridge design for a gas respiratory protection system using experiments, CFD simulation and virtual reality. Journal of Cleaner Production. 2023. Vol. 426, 139101. URL: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.139101 (date of access: 29.08.2024).
Barnard J.E., Scott S., Tennison S., Smith M.W., Harral M.W., Burrows A.D. et al. Design and optimisation of a multifunctional monolithic filter for fire escape masks. Chemical Engineering Journal. 2022. Vol. 430(2), 132775. URL: https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.132775 (date of access: 29.08.2024).
Bessac B.F, & Jordt S.E. Sensory detection and responses to toxic gases: mechanisms, health effects, and countermeasures. Proc Am Thorac Soc. 2010. Vol. 7(4). P. 269-277. DOI: 10.1513/pats.201001-004SM (date of access: 29.08.2024).
Aqueveque P., Cortés M., Gómez B., Osorio R., Pastene F., Radrigan L. et al. Embedded Electronic Sensor for Monitoring of Breathing Activity, Fitting and Filter Clogging in Reusable Industrial Respirators. Biosensors. 2022. Vol. 12, 991. DOI: 10.3390/bios12110991 (date of access: 29.08.2024).
Checky M., Frankel K., Goddard D., Johnson E., Thomas J., Zelinsky M. et al. Evaluation of a Passive Optical Based End of Service Life Indicator (ESLI) for Organic Vapor Respirator Cartridges. Journal of Occupational and Environmental Hygiene. 2015. Vol. 13. P. 1-30. DOI: 10.1080/15459624.2015.1091956 (date of access: 29.08.2024).
