Введение к работе
Актуальность проблемы
Анализ условий труда на химически опасных объектах, где производятся или применяются вещества I-U классов опасности, показал, что используемая спецодежда, не обладает необходимым уровнем защиты кожных покровов. По некоторым данным каждый пятый несчастный случай па производстве связан с отсутствием, низким качеством или неправильным использованием средств индивидуальной защиты.
Задача сохранения здоровья работающего человека - основной производительной силы общества является составной частью проблемы обеспечения безопасности страны.
Работа направлена на решение актуальной проблемы создание химзащитного материала на основе неуглеродных сорбентов для фильтрующей защитной одежды (ФЗО) многократного применения.
Работа выполнена в ГОУ ВГ10 Казанский государственный технологический университет (КГТУ) и ОАО «Казанский химический научно-исследовательский институт» (ОАО «КазХимНИИ») в рамках научно-исследовательской работы по Федеральной Целевой Программе «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2017 гг.» по теме «Развитие центра коллективного пользования научного оборудования в области получения и исследования наиочаспщ, оксидов металлов, металлов и полимеров с заданным химическим составом и формой».
Цель и задачи диссертации
Целью работы является создание химзащитного материала на основе неуглеродных сорбентов для изготовления ФЗО многократного применения, обеспечивающей защиту кожных покровов человека от воздействия паров токсичных химических веществ в условиях промышленного производства.
Дня достижения поставленной цели последовательно решались следующие задачи:
1. Анализ современных химзащитных материалов и защитной одежды
на их основе.
2. Выбор неуглеродных сорбентов и ткани-основы для создания
химзащитного фильтрующего материала.
-
Получаше химзащитного фильтрующего материала для ФЗО.
-
Изучение влияния импрегнирующего состава и условий нанесения его на ткань на свойства химзащитного фильтрующего материала.
5. Исследование сорбционных свойств полученного химзащитного
фильтрующего материала.
6. Определение ресурса защитных свойств материала при воздействии
паров токсичных химических веществ первого и второго классов опасности.
7. Оценка физико-механических характеристик полученного
химзащитного материала.
8. Разработка конструкции фильтрующей защитной одежды длительного использования для промышленного персонала с использованием полученного химзащитного материала.
Методы и объекты исследований
В качестве объекта исследований выбраны защитные фильтрующие материалы, содержащие в качестве сорбента ферроцианид меди и двухкомпонентную сорбирующую систему на основе золя кремниевой кислоты и ферроцианида меди.
Изучение характеристик разработанного материала включало исследование защитных, физико-механических, физико-гигиенических и сорбционных свойств. Оценку характеристик материала проводили по стандартным (ГОСТ и ОСТ) и оригинальным методикам испытаний в лабораторных1 условиях. Содержание сорбентов на ткани определяли по специально разработанным методикам. Результаты измерений обрабатывали с применением методов математической статистики.
Научная новизна работы:
-
Впервые изучена возможность закрепления на ткани-носителе двухкомггоиентной сорбирующей системы, содержащей кремнезем и ферроцианид меди, и отработана технология получения химзащитного фильтрующего материала, обладающего полизащитными свойствами.
-
Определены оптимальные параметры технологии получения химзащитного фильтрующего материала: концентрации рабочих растворов, порядок нанесения их на ткани, соотношение компонентов рецептуры.
-
Показано, что материал, содержащий двухкомпонентную сорбирующую систему, обладает большим ресурсом защитных свойств, чем ткани, импрегнированные кремнеземом или ферроцианидом меди.
4. Методом хромато-масс-спектрометрии исследован процесс
химического превращения сорбированного химзащитными тканями
высокотоксичного горючего - несимметричного диметилгидразина.
5. Изучен механизм защитного действия сорбента ФЦМ от паров
токсичного вещества. Показано, что он основан на процессах поверхностной
адсорбции, образовании молекулярных продуктов присоединения (аддуктов),
а в ряде' случаев и на каталитическом влиянии на окислительно-
восстановительные процессы.
Практическая значимость:
1. Разработан химзащитный фильтрующий материал на основе двухкомпопентной сорбирующей системы, содержащей кремнезем и ферроцианид меди. Полученный материал обеспечивает защиту от целого ряда высокотоксичных химических веществ, обладает низкой электризуемостью, устойчив к многократным стиркам и нейтрализациям, имеет достаточную прочность, эластичность, драпируемость и разрешен для использования при изготовлении ФЗО.
2. Разработана технология получения химзащитного фильтрующего
материала на промышленном отделочном оборудовании с использованием
отечественного сырья.
-
Разработана нормативно-техническая документация на химзашитный материал, получено санитарно-эпидемиологическое заключение на ткань.
-
Разработана конструкция комплекта фильтрующей защитной одежды ФЗО-МП-2, получен сертификат соответствия на комплект.
5. Экономический эффект от внедрения составляет 3 млн. рублей.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Результаты экспериментальных исследований влияния основного нмпрегннрующего состава и порядка нанесения компонентов рецептуры на процесс закрепления на тканях ферроцианида меди и на свойства полученных химзашитных материалов.
-
Результаты экспериментальных исследований влияния условий нанесения на ткань двухкомпонентной сорбирующей системы на свойства химзащитного фильтрующего материала.
-
Результаты экспериментальных исследований сорбционных свойств химзашитных фильтрующих материалов.
-
Результаты сравнительной оценки защитных свойств импрегнированных тканей при воздействии паров высокотоксичных химических соединений.
-
Результаты экспериментальных исследований физико-механических и физико-гигиенических свойств импрегнированных тканей.
-
Результаты исследований хромато-масс-спектрометрическим методом процессов трансформации несимметричного диметилгидразина на импрегнированных тканях.
Личный вклад автора в опубликованных в соавторстве работах состоит в следующем: в выборе неуглеродных сорбентов и ткани-основы для их нанесения, обосновании методов проведения исследований, непосредственном участии в проведении экспериментов, в анализе и обобщении полученных результатов, в разработке нормативно-технической документации на химзашитный материал и комплект фильтрующей защитной одежды. Апробация в промышленных условиях, реализация при выпуске партий химзашитных тканей и ФЗО на их основе на промышленном оборудовании.
Автор выражает глубокую и искреннюю благодарность за помощь в выборе направления исследований, проведении экспериментов и обсуждении результатов научным консультантам к.х.н., с.н.с. Тарасову Л.А. и к.х.н., с.н.с. Фатхутдинову Р.Х.
Апробация работы и публикации
Результаты работы докладывались и обсуждались на Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Новые технологии в производстве кожи и меха» (Казань, май 2005 г.);
Всероссийской научно-технической конференции в МГТУ им. Косыгина (Москва, 2005 г.); Седьмой Международной научно-методической конференции «Применение информационных технологий при сравнительном анализе защитной одежды» (Казань, 2006 г.); Научно-практической конференции «Эргономические испытания как основа организационно-технологических решений» (Казань, 2006 г.); Научной сессии Казанского государственного технологического университета (Казань, 2006, 2007, 2008 гг); Российской научной конференции (Казань, 2006 г.); Форуме «Омская школа дизайна» (Омск, 2006 г.); Международной научно-методической конференции «Моделирование технологического процесса: связь науки и производства» (Омск, 2007 г.); IV Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых (Казань, май 2008 г.); Всероссийском научном конгрессе (Тамбов, декабрь 2008 г.); Российской научной конференции (Тамбов, октябрь 2009 г.).
Получен именной сертификат на комплект ФЗО-МП-2 за участие в конкурсе «Дизайн специальной и корпоративной одежды для Комплекса городского хозяйства г. Москвы», который проходил 16.02.2006 г. в г. Москве КВЦ «Сокольники».
Комплект ФЗО-МП-2 завоевал золотую медаль и диплом лауреата конкурса на лучшее инновационное решение в области безопасных условий труда «Здоровье и безопасность 2008» в номинации «Средства индивидуальной защиты».
Основные результаты работы изложены в 13 статьях, 3 патентах, 6 материалах международных конференций, 1 научно-техническом отчете.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и приложений. В тексте приведены ссылки на 112 литературных источников. Работа изложена на 159 страницах машинописного текста, содержит 32 таблицы и 44 рисунка. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
