КОЛИЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ПАРОВ ЖИДКОСТИ И ГАЗОВ В ВОЗДУШНОЙ СРЕДЕ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

Цель работы:

1. Определить содержание паров жидкости или газа в воздухе с помощью газоанализатора УГ-2.

2. Сравнить полученные данные с ПДК.

3. Произвести расчет вентиляции помещения в случае превышения концентрации предельно допустимой.

 

Теоретическая часть:

Вещества, применяемые в промышленности при неправиль­ной организации труда и производства и при несоблюдении определенных профилактических мероприятий могут вызвать у работающих острые или хронические отравления и профессиональные заболевания.

Профессиональные отравления и заболевания обычно наблюдаются только при определенной концентрации токсического вещества в воздухе. Предельно допустимыми концентрациями (ПДК) данного вещества в воздухе рабочей зоны являются такие концентрации, которые при ежедневной рабо­те в пределах 8 ч. в течение всего рабочего стажа не могут вызывать у работающих заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых совместными методами исследования, непосредственно в процессе работы или в отдаленные сроки.

ПДК в воздухе рабочих помещений устанавливается на основании специальных исследований и результатов осмотра рабочих. ПДК принято выражать в мг/м3 воздуха. Предельно допустимые концентрации утвержденные Министерством здравоохранения России и приводятся в виде таблиц в справочниках и в Санитарных нормах проектирования промышленных предприятий СН 245-71 и ГОСТ 12.1.005-88.

В соответствии с действующим законодательством и правилами техники безопасности руководители предприятий, цехов, установок и других производственных участков обязаны не допускать в воздушной среде производственных помещений содержания паров, газов и пылей выше предельно допустимых концентраций.

Тяжесть отравления в большой мере зависит от количества промыш­ленного яда, проникшего в организм. При ингаляционном, например, про­никновении яда через дыхательные пути с увеличением его концентрации во вдыхаемом воздухе в организм поступает повышенное (по сравнению с предельно допустимой концентрацией) количество токсического вещества, вызывая в ряде случаев острые отравления.

Некоторые яды, обладая кумулятивными свойствами, могут постепен­но накапливаться в организме, вызывая в определенный момент значитель­ный токсикологический эффект от суммирования патологических изменений органов и тканей.

С повышением дозы или концентрации яда изменяется и характер его токсического действия. Так при концентрации аммиака во вдыхаемом воздухе 0,1-0,5 мг/л ощущается резь в глазах, кашель, чихание, слюнотечение, а при концентрации 0,7-1,0 мг/л и более продолжительном воздействии возникают приступы удушья и резкое возбуждение центральной нервной системы.

На действие яда большое влияние оказывают также условия труда и особенности организма работающих. Так при значительной физической нагрузке увеличивается объем дыхания и в организм вместе с вдыхае­мым воздухом поступает большое количество вредных веществ.

Токсическое действие многих ядов увеличивается при повышении температуры в помещениях, что объясняется увеличением летучести веществ и образованием в рабочих зонах высоких, а иногда и угрожающих концентраций.

Действие промышленных ядов во многом зависит также от индивидуальных особенностей организма. У некоторых при контакте с ядами наблюдается склонность к аллергическим заболеваниям, кожным пораже­ниям, бронхиальной астме и др. В этих случаях обычно излечение на­ступает лишь после прекращения контакта работающего с химическими веществами, вызвавшими заболевание.

Наличие заболевания у человека повышает опасность воздействия на него промышленного яда. Поэтому разработаны общие противопока­зания к работам, связанным с ядовитыми веществами. Разработаны также специальные противопоказания, исключающие допуск лиц к работе с определенными продуктами. Например, при заболевании кроветворных органов недопустима работа с бензолом, который является специфичес­ким ядом для кроветворной системы.

Устойчивость к вредным химическим воздействиям зависят от возраста человека. Поэтому Российским трудовым законодательством пре­дусмотрено запрещение труда подростков, не достигших 18-летнего возраста, на работах с вредными химическими веществами.

По степени воздействия на организм человека вредные вещества следует подразделять на 4 класса:

1 - вещества чрезвычайно опасные;

2 - вещества высоко опасные;

3 - вещества умеренно опасные;

4 - вещества мало опасные.

При отравлении часто требуется оказание немедленной помощи до прибытия врача или до отправления пострадавшего на врачебный пункт.

Для оказания доврачебной помощи на производстве имеются спе­циальные аптечки. Медикаменты, находящиеся в аптечке, а также средства первой помощи подбираются медицинскими работниками в зависимос­ти от применяемых и получаемых веществ и характера возможных отравлений и поражений.

Во всех случаях пострадавшего прежде всего переводят из опас­ной зоны на чистый воздух и устраняют действие на него токсических и едких веществ. До прихода врача и оказания специализированной помощи при необходимости нужно делать искусственное дыхание.

Лечение острых отравлений независимо от пути проникновения яда производится путем предотвращения всасывания яда и борьбы с всосавшимся ядом.

Всасывание яда предотвращается выносом пострадавшего из загрязненной атмосферы, механическим удалением яда с кожного покро­ва и слизистых оболочек ватным тампоном, фильтровальной бумагой, водой. Средства первой помощи указаны в приложении табл. № 14.

При попадании яда в желудок принимают меры к его очищению, вызывают рвоту. Для обезвреживания попавших в желудок и кишечник вредных веществ могут быть также использованы адсорбенты, например, активированный уголь, ионообменные смолы для избирательной адсорб­ции тех или иных ионов.

С давнего времени используются методы химического связывания в кишечнике еще не всосавшегося яда. Так, широкое применение полу­чило применение при отравлении мышьяком и тяжелыми металлами проти­воядие, агентом которого является сероводород. В результате их взаимодействия образуются сульфиды металлов, которые не всасываются в желудочно-кишечный тракт.

Особое значение в настоящее время приобрели вещества, которые образуют с токсичными ионами тяжелых металлов стойкие неядовитые компоненты. Таким действием обладают соли этилендиаминтетрауксусной

кислота (ЭДТУ).

В ряде случаев успешно используются противоядия, которые вытесняют яд из его соединений с биосубстратом. Так при отравлении окисью углерода повышают концентрацию кислорода в крови и вытесняют СО из его соединений с гемоглобином, восстанавливая тем самым гемоглобин, как переносчик кислорода.

Важное значение имеет общеукрепляющее лечение, повышение сопротивляемости организма.

Характер действия и степень токсичности вещества в значитель­ной мере зависят от его физико-химических свойств, особенно лету­чести, растворимости в воде и жирах, а также от агрегатного состоя­ния и дисперсности. Чем выше дисперсность, тем сильнее биологическое действие вещества. Так, например, цинк, медь и некоторые другие металлы в твердом и пылевидном виде неопасны, тогда как их аэрозоли могут вызвать профессиональное заболевание (литейную лихорадку).

Чем выше растворимость ядов в воде и в жидкостях, тем они более токсичны. Так, хорошо растворимый мышьяковистый ангидрид As O (так называемый белый мышьяк) сильно ядовит, а малорастворимые трехсернистый ( АS2S3 ) и двухсернистый ( AS2S2 ) почти не ядовиты. Особенно необходимо учитывать характерное свойство некоторых химических веществ хорошо растворяться в жирах и липоидах, что определяет их способность проникать в нервные клетки, весьма богатые липоидами.

Различают, так называемую «химическую» токсичность в основе которой лежит химическое взаимодействие яда с тканями и биологическими субстратом организма, и «физическую» токсичность, которая зависит от физико-химических свойств вещества.

Примером «химической» токсичности может служить превращение в организме метилового спирта в муравьиную кислоту, что и опреде­ляет его повышенную токсичность по сравнению с этиловым и другими спиртами.

«Физическая активность» характерна для веществ наркотического действия (углеводородов, спиртов, альдегидов и др.), способных накаливаться в центральной нервной системе благодаря растворимости в липоидах.

При одновременном содержании в воздухе рабочей зоны нескольких вредных веществ однонаправленного действия расчет общеобменной вентиляции надлежит производить путем суммирования объемов воздуха, необходимого для разбавления каждого вещества в отдельности до его предельно допустимой концентрации. При этом допустимыми следу­ет считать такие концентрации (С) вредных веществ, которые отвечают формуле:

 

С1 / ПДК1 + С2 / ПДК2 + … + Сn / ПДКn < 1 (1)

т.е. сумма отношений фактических концентраций вредных веществ (С1, С2 ... Сn) в воздухе помещения к их предельно допус­тимым концентрациям (ПДК1, ПДК2 ... ПДКn), которых установлены для изолированного присутствия, не должна превышать единицы.

К примерам сочетаний однонаправленного действия, как правило, следует относить вредные вещества, близкие по химическому строению и характеру биологического воздействия на организм человека.

Примерами сочетаний веществ однонаправленного действия явля­ются:

а) фтористый водород и соли фтористоводородной кислоты;

б) сернистый и серный ангидрид;

в) формальдегид и соляная кислота;

г) хлорированные предельные и непредельные углеводороды;

д) ароматические углеводороды (толуол, ксилол, бензол);

е) окись углерода и нитросоединения.

В каждом производственном помещении должен проводиться систематический контроль воздушной среды на содержание в ней вредных паров, газов и пылей.

При неблагоприятных результатах анализа должны быть немедлен­но приняты меры для снижения концентрации до предельно допустимых норм. Для контроля воздушной среды применяют различные методы, например, лабораторные (колориметрический, нефелометрический, нитрометрический и др.). Эти методы достаточно точны, но определение отнимает много времени. Большую быстроту анализа, причем сложной разовой смеси, обеспечивают новые, очень чувствительные методы: полярографический, газовой хроматографии, ультрафиолетовой и инфракрасной спектроскопии, амперометрического титрования.

Для санитарного анализа воздуха особенно перспективным методом является газовая хроматография, позволяющая в короткий срок (несколько минут) выполнить ряд определений на различных рабочих местах. Лабораторный метод анализа наиболее точен и позволяет уловить минимальные содержания веществ. Его недостатком является периодичность, относительная сложность и большая продолжительность анализа. Для быстрого и оперативного контроля воздушной среда применяют экспресс-методы.

Широкое распространение получили экспресс-методы определения концентрации газов при помощи индикаторных приборов. В основе, этих методов лежат быстропротекающие реакции между определяемым веществом и высокочувствительной окрашенной жидкостью или твердым веществом, пропитанным индикатором. В качестве твердого носителя применяют силикаты или фарфоровый порошок.

О содержании вещества и воздухе судят по длине окрашенного столбика индикаторной трубки по сравнению со стандартной цветовой шкалой. Этот метод быстрого определения вредных веществ в воздухе называется линейно-колористическим методом. Для этого метода применяются универсальные газоанализаторы УГ-1,УГ-2, фотоэлектрические газоанализаторы типа ФК-450, газоанализаторы типа ПГФ, СГГ, СВК. Достоинствами данного метода является достаточно высокая точность и быстрота определения.

Индикационные метода отличаются простотой с их помощью можно быстро производить качественные определения. Так, например, бумажка пропитанная уксуснокислым свинцом, чернеет в присутствии следов сероводорода. Индикационные методы применяются, когда нежелательно присутствие токсических веществ даже в очень малых концентрациях, а при их наличии требуются особые срочные меры (пуск аварийной вентиляции нейтрализация загазованного участка, применение средств индивидуаль­ной защити и т.д.).

Однако количественные определения токсических веществ в воздухе при помощи индикационных методов можно произвести только весьма ориен­тировочно.

Если при измерении концентрации токсичного вещества выяснилось превышение ее значения ПДК, необходимо применять систему вентиляции, как наиболее эффективного метода создания комфортных условий в ра­бочей зоне.

При этом при выделении ядовитых веществ применяется система общеобменной вентиляции, т.к. местная вентиляция не охватывает всех источников выделения вредностей и, кроме того, общеобменная вентиля­ция создает наиболее устойчивый режим воздухообмена.

Для помещений с выделениями вредных паров и газов расчет ведется по количеству вредностей, поступающих в рабочую зону, из условия разбавления до допустимых концентраций. Минимальное количество воздуха, в данном случае, которое необходимо заменить в рабочем помещении общеобменной вентиляцией, определяется по формуле:

 

W = q /(Cg – Co), м3/час (2)

 

Где:

W - объем воздуха, отсасываемого или подаваемого в по­мещение в м3/час;

q - количество вредного вещества, выделяющегося в рабо­чее помещение мг\час, определяется по Формуле:

q = 60 * Vn C/, мг/час (3)

Vn - объем производственного помещения в данном случае лаборатории; м3;

С - концентрация вредного вещества в единице объема мг/м3 определена экспериментально;

-время поведения анализа, мин.

Cg - ПДК вредного вещества по санитарным нормам, мг/м3;

Co - содержание вредных веществ в подаваемом "чистом" воздухе, мг/м3.

 

Содержание вредных веществ в засасываемом наружном воздухе не должна превышать 30% ПДК их в воздухе рабочей зоны и образуется за счет выброса в воздушный бассейн завода технологических и вентиляцион­ных газов. В случае превышения этой концентрации требуется специаль­ная очистка.

Определив количество воздуха, подаваемого приточно-вытяжной сис­темой вентиляция и зная объем помещения, определяем кратность возду­хообмена. Кратностью воздухообмена называется число, показывающее сколько раз в течение часа произойдет полная смена воздушной среды в помещении и определяется по формуле:

К = W / V, 1/час

где:

К - кратность воздухообмена;

W - количество воздуха, подаваемого вентиляционной системой, м3/час ;

V - объем помещения, м3.

 

Если же применение системы вентилирования воздуха не приводит к созданию безопасных условий для работы и содержание вредных веществ во вдыхаемом воздухе остается достаточно высоким, необходимо пользо­ваться средствами индивидуальной защиты органов дыхания, респираторами и противогазами.

Все промышленные противогазы подразделяются на две основные группы: фильтрующие и изолирующие.

Фильтрующие противогазы и респираторы могут служить для защиты органов дыхания в тех случаях, когда в окружающей атмосфере содер­жится не менее 16-18% кислорода, а концентрация вредных примесей не слишком велики и состав их известен. Фильтрующие противогазы за­щищают также лицо и глаза носителя.

Фильтрующими респираторами принято называть небольшие фильтры, Расположенные на полумаске, отделяющие от загрязненной атмосферы только органы дыхания. По назначению респираторы разделяются на противопылевые, газовые и универсальные.

Газовые респираторы предназначаются для защиты органов дыхания при небольших концентрациях в. воздухе паро и газообразных веществ, не действующих на глаза.

При большой запыленности применяются противопылевые респирато­ры. Наиболее эффективными из них являются респираторы типа Ф-62Ш, применяемые при выполнении тяжелой работы и при больших концентра­циях пыли. Респиратор У-2К - при работе средней тяжести и средних концентраций пыли и респиратор «Лепесток» - для одноразового исполь­зования,

При наличии в воздухе небольших количеств вредных газов (паров) и пыли применяют универсальные респираторы.

Изолирующие устройства в отличии от фильтрующих полностью изолируют органы дыхания человека от окружающего воздуха. Поэтому их можно применять при недостатке кислорода в воздухе (менее 16%) при больших концентрациях вредных веществ, а также в тех случаях, когда состав вредных веществ неизвестен.

К изолирующим устройствам относятся: изолирующие противогазы, изолирующие самоспасатели, шланговые и линейные противогазы. Поль­зуясь шланговыми ПШ-1 противогазами человек сам засасывает при дыхании воздух через шланг, конец которого должен находиться в чистой зоне. Если забор воздуха необходимо производить из более удаленных точек, то применяется шланговый противогаз марки ПШ -2, воздух поступает в шланг при помощи воздуходувки с ручным или электрическим приводом.

Содержание работы:

1. Ознакомиться с работой прибора-газоанализатора УГ-2.

2. Определить содержание паров аммиака, бензола, углеводородов, нефти и этилового эфира в мг/м3 или другого вещества.

3. Сравнить полученные данные с ЦДК и в случае необходимости рассчитать количество воздуха, подаваемого системой вентиляции в м3 \час и кратность воздухообмена.

4. Составить отчет по проделанной работе.

 

Описание прибора.

 

Универсальный переносной газоанализатор типа УГ-2 предназначен для определения производственных помещений концентрации следующих вредных газов (паров).

 

1. Сернистого ангидрида 8. Этилового эфира

2. Ацетилена 9. Бензина

3. Окиси углерода 10. Бензола

4. Сероводорода 11. Толуола

5. Хлора 12. Ксилола

6. Аммиака 13. Ацетона

7. Окислов азота 14. Углеводородов нефти

Газоанализатор обеспечивает определение концентрации газов в воздухе производственных помещений, характеризуемом следующими данными:

- содержание пыли не более 40 мг\м3;

- давление от 740 до 780 мм.рт.ст.

-относительная влажность не более 90%;

- температура от 10 до З0 оС.

 

Применение газоанализатора в условиях, отличающихся от указанных, не гарантирует требуемой точности показаний. Принцип работы газоана­лизатора типа УГ-2 основан на просасывании воздуха, содержащего вред­ные газы, через индикаторную трубку воздухозаборным устройством. Образование окрашенного столбика в индикаторной трубке происходит вслед­ствие реакции, возникающей между анализируемыми газами и реактивом -наполнителем индикаторной трубки. При этом происходит выделение цветного продукта, отличного от исходного.

Длина окрашенного столбика индикаторного порошка в трубке про­порциональна концентрации анализируемого газа в воздухе и измеряется по шкале, градуированной в мг/м3.

Газоанализатор типа УГ-2 состоит из воздухозаборного устройстве, измерительных шкал, изготовленных на этикетках типографическим мето­дом. При проведении анализа объемы просасываемого воздуха, указанные на головке штока и шкале должны совпадать. Индикаторные трубки для определения концентрации анализируемого газа в воздухе представляют собой стеклянную трубку длиной 92мм с внутренним диаметром 2,5мм. Фильтрующие патроны представляют собой стеклянные трубки диаметром 10мм с перетяжками, суженными с обоих концов и заполненные соответст­вующими поглотительными порошками, служащими для улавливания примесей, мешающих определению интересующих нас газов.

Общий вид газоанализатора показан на рис. I.

 

Воздухозаборное устройство.

Основной частью воздухозаборного устройства является резиновый сильфон 2 с двумя фланцами и стаканом, в котором находится пружина 3 ,

Во внутренних гофрах силъфона установлены распорные кольца 4 для придания силъфону жесткости и сохранения постоянства объема. На верхней части плато 9 имеется неподвижная втулка 7 для направления штока 6 при сжатии сильфона в отверстие 4. На штуцере 11с внутренней стороны одета резиновая трубка I 2, которая вторым концом через нижний фланец соединяется с внутренней полостью сильфона. На наружной конец штуцера одета отводная резиновая трубка ГО, к которой присоединяется фильтрующий патрон .

Просасывание исследуемого воздуха через индикаторную трубку производится после предварительного сжатия сильфона штоком. На гранях под головкой штока обозначены объемы просасываемого при анализе возду­ха. На цилиндрической поверхности штока четыре продольные канавки, каждая с двумя углублениями 5, служащими для фиксации объема проса­сываемого воздуха. Расстояние между углублениями на канавках подобрано таким образом, чтобы при ходе штока от одного углубления до другого сильфон забирал необходимое для анализа данного газа количество исследуемого воздуха.

На месте проведения анализа открывают крышку прибора, отводят стопор и во втулку вставляют шток так, чтобы стопор скользил по канав­ке штока над которой указан объем просасываемого воздуха. Давлением руки на шток сильфон сжимают до тех пор, пока наконечник стопора не совпадет с верхним углублением в канавке штока, фиксируя шток в сжатом состоянии.

После сжатия сильфона индикаторную трубку заполняют индикаторным порошком, следующим образом. Прежде всего, делают пыж из ваты и пере­крывают им одно отверстие трубки. В оставшееся отверстие при помощи воронки насыпают индикаторный порошок, уплотняют его путем постукива­ния трубки об поверхность стола, забивают второй пыж из ваты и рези­новую трубку прибора одевают на индикаторную трубку. Прибор готов к проведению анализа. Далее свободный конец индикаторной трубки опус­кают в сосуд, содержащий исследуемую смесь таким образом, чтобы вся трубка находилась внутри сосуда.

Надавливая одной рукой на головку штока, чтобы предотвратить его резкий выход вверх, другой рукой отводят стопор. Как только шток начал двигаться, стопор отпускается. Нельзя рывком снимать руку с головки штока,

т.к. при этом шток резко идет вверх, время анализа сокращается, результат считается неверным. В это время исследуемый воздух просасывается через индикаторную трубку, когда наконечник сто­пора войдет в углубление канавки штока, слышен щелчок. При проведении анализа продолжительность хода штока до защелкивания указаны в таблице I. Время защелкивания зависит от плотности набивки трубки. После защелкивания движение штока прекращается, а просасывание воздуха еще продолжается вследствие остаточного вакуума в сильфоне. Общее время просасывания исследуемого воздуха указано в таблице I.

 

 


 

Рис. 1 Воздухозаборное устройство.

 

1.Корпус 7.Втулка

2.Сильфон 8.Фиксатор

3.Пружина 9.Плата

4.Кольцо распорное 10.Трубка резиновая

5.Канавка с двумя углублениями 11.Штуцер

6.Шток 12.Трубка резиновая

 

 

Таблица 1. - Сводные данные, характеризующие работу прибора УГ-2

  №     Анализируемые пары или газы   Цвет индии-каторного порошка   Просасывае-мый объем, мл   Пределы измерений, мг/м3 Время защелкива-ния, мин     от до   Общее время анализа, мин Предельно допустимая концентра-ция мг/м3
  1.   Этиловый эфир   зеленый     0-3000   6’45”   7’15”    
  2.   Аммиак   синий     0-300   2’00”   2’40”    
  3.   Бензол серо-зеленый     0-200   4’15”   4’50”    
  4. Углеводороды нефти светло-коричневый     0-1000   3’20”   3’50”    

 

Концентрацию вредного вещества определяют путем прикладывания окрашенного столбика индикаторной трубки к шкале указанной на этикет­ке, изготовленной типографическим способом. Если полученная концент­рация вредного вещества превышает значение ПДК, необходимо рассчитать количество воздуха, которое необходимо подать системой приточновытяжной вентиляции для создания комфортных условий по формуле (2). Если исследуемые вещества однонаправленного действия, то расчет ПДК вести по формуле (I). Количество воздуха, подаваемого приточной вентиляцией, рассчитывать с учетом одного и разнонаправленного действия веществ. Полученные данные свести в таблицу 2.

 

 

Таблица 2. - Измерение содержания вредных веществ в воздухе производственных помещений

  №№ пп   Определяемое вещество   Концентрация вредного вещества, мг/м3   Время защелкивания мин   Время анализа, мин   Предельно допустимая концентрация, мг/м3   Краткость воздухообмена, 1/час

 

По проделанной работе составить отчет по следующей формуле: 1.Теоретическая часть, включая эскиз прибора.

2. Экспериментальная часть. Данные внести в таблицу.

3. Сравнить полученные величины концентраций с ПДК.

4. В случае завышения ПДК произвести расчет вентиляции.

5. Вывод по проделанной работе.

6. Список рекомендуемой литературы.