Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
103
свойствам, пожаро- и взрывоопасности и т.д.
По происхождению аэрозоли подразделяются на пыли дезинтеграции и пыли конденсации. Пыли дезинтеграции образуются при дроблении, измельчении, помоле, резании и других механических процессах. Они характеризуются полидисперсностью, а частицы пыли имеют неправильную форму. Пыли конденсации образуются в результате охлаждения и конденсации паров расплавленных масс (металлов, стекломассы, расплавов солей, насыщенных растворов и т.п.). В этом случае образующиеся частицы пыли имеют округлую, овальную, более правильную форму, они характеризуются высокой дисперсностью.
По составу пыль подразделяют на органическую, минеральную и смешанную.
По размеру мелкодисперсные частицы разделяют на три основные группы:
1) частицы с размером более 10 мкм, оседающие в неподвижном воздухе с возрастающей скоростью и недиффундирующие;
2) частицы с размером от 0,1 до 10 мкм, оседающие в воздухе с постоянной скоростью, условно называемые "туманом";
3) частицы с размером менее 0,1 мкм, находящиеся в постоянном броуновском движении и энергично диффундирующие. Пыль такой крупности почти не оседает и по своим свойствам приближается к молекулам газа.
Мелкодисперсные частицы пыли имеют огромную удельную поверхность, повышенные физическую и химическую активность и адсорбционную способность.
Образующаяся при раздавливании и размалывании твердых кусков пыль заряжается. Она может заряжаться и при адсорбции и ударе частиц друг о друга, а также при трении пылинок о твердую поверхность. Полярность зарядов зависит от химического состава и условий образования пылей.
Если во взвешенном состоянии частицы пыли имеют разноименные заряды, они притягиваются друг к другу, образуя хлопья, и быстро оседают. При столкновении двух разноименно заряженных частиц, образованных из плохо проводящих электричество материалов, происходит их слипание без потери электрических зарядов, что обуславливает возможность их последующего отделения от газового потока.
С увеличением влажности электрозаряженная пыль легче и прочнее соединяется в крупные агломераты, данное явление свидетельствует о возможности широкого применения на практике увлажнения электрозаряженной пыли.
Пылевые частицы могут воздействовать на организм человека, проникая в него через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт и неповрежденную кожу. Характер воздействия пыли зависит как от пути проникновения, так и от ее свойств.
Частицы пыли крупнее 10 мкм, особенно с острыми зазубренными краями, внедряются в нежную слизистую оболочку и оседают в верхних дыхательных путях. Более легкие пылевые частицы проникают в легкие, так как фильтрующее значение носовых полостей человека в отношении таких частиц пыли весьма незначительно.
По характеру воздействия на организм человека производственная пыль подразделяется на раздражающую и токсичную.
К раздражающим пылям относятся:
а) минеральная – песочно-кварцевая, корундовая пыль, образующаяся, например, при заточных и шлифовальных процессах на станках с абразивными кругами; пыль, образующаяся при различных технологических операциях (размоле, просеивании, смешивании, транспортировке и т.п.);
б) металлическая – чугунная, железная, медная , алюминиевая, цинковая и другие, образующиеся при разных видах механической обработки металлов;
в) древесная, образующаяся при обработке древесины;
г) полимерная, возникающая на различных стадиях технологических процессов переработки полимеров (полиэтиленовая, полистирольная, фенолформальдегидная и т.д.).
Вредное воздействие пыли зависит от формы и характера поверхности пылинок, на которых могут быть острые, иглообразные и даже крючкообразные выступы. Раздражение и ранение пылинками слизистых оболочек дыхательных путей вызывает болезненное покраснение, которое может перейти в воспаление и катаральное состояние. При глубоком проникновении частиц некоторых видов мелкодисперсной пыли через легочные пузырьки и легочную ткань в лимфатические железы может возникнуть заболевание легких, называемое силикозом, которое нередко переходит в туберкулез вследствие разрушения легочной ткани.
Особенно опасна в этом отношении пыль, содержащая свободный диоксид кремния.
Токсичная производственная пыль может оказывать ядовитое воздействие на человека при вдыхании, проглатывании и оседании на открытых участках кожи. Растворяясь в слюне, задерживаясь на слизистых оболочках дыхательных путей и пищевого тракта, она действует как жидкий яд.
Пыль способна адсорбировать из воздуха некоторые ядовитые вещества, поэтому сама может оказаться ядовитой. Например, угольная пыль и сажа могут адсорбировать оксид углерода, пары толуола, бензола, бензпирен и др.
Профессиональные отравления и заболевания обычно наблюдаются только при определенной концентрации токсичного вещества в воздухе.
Концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны, которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 ч или при другой продолжительности, но не более 40 ч в неделю, в течение всего рабочего стажа не может вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследования в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений, называется предельно допустимой концентрацией (ПДК).
Рабочая зона – это пространство, ограниченное по высоте 2 м над уровнем пола или площадки, на которых находятся места постоянного или непостоянного (временного) пребывания работающих.
ПДК пыли в воздухе рабочих помещений устанавливаются на основании специальных исследований и результатов профессиональных осмотров рабочих и утверждаются органами здравоохранения. Величины ПДК приведены в ГОСТ 12.1.005-88. "Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны" и СанПиН № 11-19-94 "Перечень регламентируемых в воздухе рабочей зоны вредных веществ".
Для населенных мест предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе примерно от 10 до 100 раз ниже, чем ПДК в воздухе производственных помещений, где человек находится ограниченное время.
Предельно допустимые концентрации пыли некоторых веществ приведены в табл. 6.1.
Таблица 6.1
Предельно допустимые концентрации пыли
|
Наименование вещества |
Величина ПДК, мг/м3 |
|
1 |
2 |
|
Алюминий и его сплавы (в пересчете на алюминий) |
2 |
|
Алюминия оксид в виде аэрозоля дезинтеграции (глинозем, электрокорунд, монокорунд) |
6 |
|
Доломит |
8 |
|
Оксид железа с примесью оксидов марганца до 3% |
6 |
|
Известняк |
6 |
|
Окончание табл. 6.1 |
|
|
1 |
2 |
|
Карбид кремния (карборунд) |
6 |
|
Магнезит |
10 |
|
Силикат и силикатсодержащие пыли: |
|
|
а) асбест природный и искусственный, а также смешанные асбестопородные пыли при содержании в них асбеста более 10 % |
2 |
|
б) асбестоцемент |
6 |
|
в) тальк, слюда-флагонит, мусковит |
4 |
|
г) цемент, оливик, апатит, форстерит |
6 |
|
Пыли растительного и животного происхождения: |
|
|
а) с примесью диоксида кремния более 10 % (зерновая, лубяная, хлопковая, льняная, пуховая, шерстяная и др.) |
2 |
|
б) с примесью диоксида кремния от 2 до 10 % |
4 |
|
в) с примесью диоксида кремния менее 2 % (мучная, крахмальная, хлопчатобумажная, древесная и др.) |
6 |
|
Углеродсодержащие пыли: |
|
|
а) кокс нефтяной, песковый, сланцевый, электродный |
6 |
|
б) каменный уголь с содержанием диоксида кремния менее 2 % |
10 |
|
Чугун |
6 |
|
Фосфорит |
6 |
В соответствии с СанПиН, предельно допустимое содержание аэрозолей в воздухе рабочей зоны (в том числе и для смесей аэрозолей в сумме) не должно превышать 10 мг/м3.
К мероприятиям по борьбе с загрязнением воздуха пылью и защите организма человека от ее воздействия относятся:
– рационализация технологических процессов, устраняющая образование пыли, паров и газов или удаляющая вредные вещества из технологического процесса;
– герметизация промышленного оборудования;
– улавливание и нейтрализация промышленных выбросов;
– устройство общеобменных и местных вентиляционных систем;
– санитарно-гигиеническое содержание производственных помещений и выполнение работающими правил личной гигиены;
– использование индивидуальных средств защиты и ношение спецодежды;
– профессиональный отбор лиц для работы во вредных цехах и их периодический медицинский осмотр;
– инструктаж и обучение работающих безопасным приемам труда.
При работе в сильно запыленных помещениях надлежит пользоваться индивидуальными средствами защиты: респираторами (маска со специальными фильтрами); кислородно-изолирующими приборами; устройствами, подающими свежий воздух для вдыхания извне, а также противопыльными очками и спецодеждой.
Кроме вредного действия на организм человека, пыль повышает износ оборудования (главным образом трущихся частей), увеличивает брак продукции.
Мелкодисперсная пыль многих веществ способна образовать взрывоопасные смеси. В этом случае следует пользоваться термином "горючая пыль", которая определяется как дисперсная система, состоящая из твердых частиц размером менее 850 мкм, находящихся во взвешенном или осевшем состоянии в газовой среде, способная к самостоятельному горению в воздухе нормального состояния. Взрываемость пыли зависит от ее крупности, концентрации в воздушной среде, наличия кислорода в смеси, детонации взрыва и других факторов.
По степени взрываемости пыли делятся на три класса:
I – легковоспламеняющиеся пыли, в которых происходит быстрое распространение пламени. Источник тепла для них может быть относительно невелик (пламя зажженной спички);
II – легковоспламеняющиеся пыли, распространение пламени в которых требует высокотемпературного источника тепла или длительно действующего источника;
III – пыли, пламя которых в производственных условиях не распространяется. Они малоспособны образовывать в воздухе облако или содержат большое количество негорючих веществ. Горючие пыли становятся взрывоопасными, если нижний концентрационный предел их взрываемости не превышает 65 мг/м3.
Горючие пыли, находящиеся во взвешенном состоянии в газовой среде, характеризуются следующими показателями пожаровзрывоопасности:
– нижним концентрационным пределом распространения пламени (воспламенения) (НКПРП, нкпв);
– минимальной энергией зажигания (Wmin);
– максимальным давлением взрыва (Pmax);
– скоростью нарастания давления при взрыве ;
–минимальным взрывоопасным содержанием кислорода (МВСК).
Горючие пыли, находящиеся в осевшем состоянии в газовой среде, характеризуются следующими показателями пожаровзрывоопасности:
– температурой воспламенения;
– температурой самовоспламенения (tсв);
– температурой самовозгорания;
– температурой самонагревания;
– температурой тления;
– температурными условиями теплового самовозгорания;
– минимальной энергией зажигания (Wmin);
– способностью взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха и другими веществами.
Показатели пожаровзрывоопасности некоторых горючих пылей, находящихся во взвешенном состоянии, и температура самовоспламенения горючих пылей в осевшем состоянии приведены в табл. 6.2.
Таблица 6.2
Показатели пожаровзрывоопасности пылей
|
Горючее вещество |
НКПВ, г/м3 |
Wmin, мДж |
tсв, С |
Pmax, кПа |
кПа/с |
МВСК, % об. |
|
Полимер метилметакрилата |
30 |
20 |
– |
590 |
14000 |
8 |
|
Полимер акрилнитрила |
25 |
20 |
– |
630 |
77330 |
13 |
|
Смола фенольная |
25 |
10 |
460 |
550 |
12000 |
– |
|
Полистирол |
25 |
15 |
488 |
720 |
29000 |
10 |
|
Полипропилен |
32,7 |
3,4 |
395 |
– |
– |
– |
|
Полиэтилен |
12 |
30 |
440 |
560 |
– |
13 |
|
Витамин С |
60 |
20 |
280 |
610 |
33200 |
– |
|
Витамин А |
45 |
80 |
250 |
570 |
35000 |
– |
|
Алюминий |
10 |
0,025 |
470 |
60 |
63000 |
2 |
|
Древесная мука |
13-25 |
20 |
255 |
770 |
17000 |
17 |
|
Торфяная пыль |
50 |
41 |
205 |
250 |
9200 |
11 |
|
Крахмал зерновой |
40 |
30 |
625 |
770 |
– |
10 |
|
Мука пшеничная в/с |
28,8 |
50 |
380 |
650 |
13000 |
11 |
|
Декстрин |
40 |
– |
400 |
680 |
19300 |
10 |
|
Резиновая мука |
74-79 |
2 |
377 |
550 |
20000 |
14 |
В связи с вышеизложенным, необходимо регулярно определять концентрацию пыли в воздухе производственных помещений.
Для определения запыленности воздуха необходимо вначале отобрать пробу воздуха из рабочей зоны, а затем выделить из нее пыль для дальнейшего исследования.
Для отбора проб воздуха существует несколько методов:
аспирационный – основан на просасывании воздуха через пористые материалы или через жидкости – воду, масла;
седиментационный – основан на естественном оседании пыли на стеклянные пластинки с последующим расчетом массы пыли на 1 м2 поверхности;
электроосаждение пыли – заключается в создании поля высокого напряжения, в котором пылевые частицы электризуются и притягиваются к электродам;
фотометрический метод – регистрируются пылевые частицы с помощью сильного бокового света;
радиоизотопный метод – основан на определении массы задержанной фильтром пыли по степени ослабления потока β-частиц, прошедших через фильтр до его запыления и после.
В настоящей работе используется один из наиболее распространенных в практике аспирационный метод отбора проб воздуха. Под названием "аспирационный" понимают способ, в основе которого лежит просасывание воздуха через фильтрующие материалы: хлопчатобумажная вата, минеральная вата, шерсть, бумажные фильтры. Практически наибольшее распространение находят фильтры марок АФА, ФПП, изготовленные из полимерных фильтрующих материалов.
Запыленность воздуха характеризуется массой пыли, содержащейся в единице объема (мг/м3).
2.Экспериментальная часть
2.1. Описание установки для исследования запыленности воздуха
Установка состоит из пылевой камеры 8 и приборного отсека 1 (рис. 6.1).
Пылевая камера служит для имитации производственного помещения с запыленным воздухом.
Поворотом ручки бункера-дозатора 9 исследуемая пыль вносится в пылевую камеру, где распыляется с помощью вентилятора. На правой стенке камеры установлен фонарь, который позволяет визуально определить наличие пыли в камере. На передней стенке пылевой камеры имеется штуцер 11, служащий для отбора проб воздуха. Отбор воздуха производится патроном, в который вставляются аэрозольные фильтры АФА-В-10 или АФА-В-18, изготовленные из перхлорвинилового фильтрующего материала (ткани Петрянова).
В приборном отсеке установлены аспиратор, позволяющий отбирать пробы воздуха с различной скоростью, и блок управления. В свою очередь, аспиратор состоит из воздуходувки и 4-х ротаметров 6 (отсчет скорости движения воздуха производится по верхнему краю поплавков).
Рис. 6.1. Установка для исследования запыленности воздуха:
1 – приборный отсек; 2 – тумблер; 3 – индикаторная лампа; 4 – пробоотборная трубка; 5 – штуцер; 6 – ротаметр; 7 – вентиль; 8 – пылевая камера; 9 – ручка бункера-дозатора; 10 – смотровое окно; 11 – пробоотборный штуцер
Весы лабораторные аналитические представляют собой прецизионный прибор, с которым необходимо обращаться весьма аккуратно и в соответствии с нижеприведенной инструкцией.
Перед каждым взвешиванием необходимо проверять установку нуля. Для этого включают тумблер "Весы" и, не открывая дверцы весов, осторожно, плавным поворотом ручки арретира (большая ручка внизу), совмещенной с выключателем, против часовой стрелки включают весы.
Если нулевая отметка шкалы не совпадает с отметкой экрана, необходимо совместить их корректирующей ручкой шкалы (малая ручка внизу).
Отключить весы поворотом ручки арретира по часовой стрелке. Левой рукой положить взвешиваемый фильтр на левую чашку весов.
Установить на лимбах 400-500 мг. Включить весы, плавно поворачивая арретир против часовой стрелки и придерживая его. Если шкала уходит за пределы поля зрения в плюсовую сторону, то необходимо увеличить количество миллиграммов на лимбе, в случае зашкаливания в минусовую сторону – уменьшить количество миллиграммов.
Поворот лимбов производить только при выключенных весах.
Необходимо подобрать такое количество миллиграммов на обоих лимбах, чтобы весы уравновесились на плюсовом участке шкалы от 0 до +10. Суммируя результаты на большом и малом лимбах и на шкале, записать массу взвешиваемого фильтра с точностью до 0,1 мг (например, 426,7 мг).
Выключить весы поворотом ручки арретира, оставив положение ручек лимбов без изменения. Снять фильтр с чашки весов, вставить в патрон, произвести просасывание воздуха и снова взвесить фильтр.
После окончания взвешивания выключить весы, убрать взвешиваемый фильтр с чашки весов, закрыть дверцу и отключить весы от сети. Деления большого и малого лимбов поставить на нуль.
2.2. Порядок выполнения работы
2.2.1. Определение запыленности воздуха
1. Ознакомиться с установкой. Выяснить у преподавателя, какая пыль загружена в камеру, соединить установку с электрической сетью, для чего необходимо вставить вилку в розетку. Включить тумблер "Сеть".
2. Взвесить фильтр на аналитических весах с точностью до 0,1 мг и вставить его в патрон, не присоединяя к пылевой камере.
3. Включить тумблер "Аспиратор" и вращением ручки вентиля ротаметра 7, к которому подсоединен патрон с фильтром, установить скорость прохождения воздуха 15 л/мин. Вентили трех других ротаметров должны быть закрыты. Отключить тумблер аспиратора.
4. Подсоединить взвешенный фильтр к пылевой камере с помощью пробоотборной трубки 4. Включить тумблер "Вентилятор" на 5-10 с, в результате чего в камере создается запыленная среда.
5. Включить аспиратор на 1 или 2 мин по секундомеру и произвести отбор пробы воздуха.
6. Достать фильтр из патрона и взвесить его.
7. Запыленность воздуха определить из выражения
, (6.1)
где g1 – масса чистого фильтра, мг; g2 – масса фильтра с пробой, мг; V – скорость отбора пробы, л/мин; t – продолжительность отбора пробы, мин.
Результаты замеров заносятся в табл. 6.3.
Полученные результаты сопоставить с нормами ГОСТ 12.1.005-88 и нижним пределом взрываемости.
Таблица 6.3
Результаты определения запыленности воздуха
|
Масса фильтра, мг |
Продолжительность отбора t, мин |
Показания ротаметра V, л/мин |
Объем воздуха, м3 |
Концентрация пыли, мг/м3 |
|||
|
начальная |
конечная |
фактическая |
ПДК |
Нижний предел взрываемости |
8. Установку отключить от электросети, для чего необходимо вынуть вилку из розетки. Тумблеры поставить в положение "Выкл.".
2.2.2. Определение дисперсного состава пылей
Недостатком аспирационного да и других существующих методов является то, что они не могут дать полной гигиенической оценки пыли. Одно и то же массовое содержание пыли может быть при наличии в воздухе как небольшого количества крупных частиц, так и множества мелких. Однако поведение пыли в воздухе и действие ее на организм в зависимости от дисперсности совершенно различны.
Характер опасности пыли в зависимости от ее дисперсного состава представлен на рис. 6.2.
Как видно из рисунка 6.2, частицы пыли размером 10-12 мкм практически не поступают в легкие и, следовательно, не представляют собой опасности. Максимальная задержка пыли в легких наблюдается для размеров частиц 1-2 мкм.
Рис. 6.2. Задержка пылевых частиц в легких в зависимости от дисперсного состава пыли
Поэтому данные о массовом содержании пыли в воздухе должны быть дополнены определением ее дисперсности. Для характеристики дисперсности пыли определяют процентное содержание частиц, имеющих размеры до 2 мкм, от 2 до 5 мкм, от 5 до 10 мкм и больше 10 мкм.
Подготовка препаратов методом просветления заключается в следующем. Фильтры АФА, использованные ранее для определения массового содержания пыли в воздухе, укладывают фильтрующей поверхностью на предметное стекло и препарат держат в течение нескольких минут над парами ацетона, подогреваемого на водяной бане, спиртовой или газовой горелке. Ткань фильтра расплавляется, приобретая вид прозрачной пленки, в которой под микроскопом хорошо видны фиксированные пылевые частицы.
Определение дисперсности методом микроскопии проводится с помощью окулярного микрометра (рис. 6.3). Он представляет собой линейку, нанесенную на стекле округлой формы, диаметр которого соответствует внутреннему диаметру трубки окуляра микроскопа.
Перед определением размеров пылевых частиц предварительно определяют цену деления линейки с помощью объектива-микрометра (2). Он представляет собой закрепленный в металлической пластинке стеклянный круг, на поверхности которого нанесены линии с интервалом в 10 мкм (всего на расстоянии 1 мм нанесено 100 линий). Объектив-микрометр помещают на оптический столик микроскопа и находят указанные линии под малым увеличением, центруют в поле зрения, после чего переводят под большое увеличение или иммерсию. Далее извлекают окуляр микроскопа, снимают верхнюю крышку, помещают в него окулярную микрометрическую линейку, закрывают крышку окуляра и устанавливают его в микроскоп. После чего совмещают линии объектива-микрометра с краем окулярной микрометрической линейки так, как это показано на рис. 6.3, и высчитывают цену делений линейки.
Рис. 6.3. Измерение величины окулярной микрометрической линейки:
1 – окулярная микроскопическая линейка; 2 – объектив-микрометр
Далее пылевой препарат устанавливают на столик микроскопа вместе с объективом-микрометром и производят измерения при тех оптических условиях, при которых определена цена делений окулярного микрометра. Для этого подводят по очереди каждую пылинку подряд без выбора под линейку, определяя размер у 25-30 пылинок по наибольшему их диаметру. Результаты отмечают каким-либо знаком в табл. 6.4.
Таблица 6.4
Результаты определения дисперсного состава пыли
|
Величина пылинок, мк |
До 2 |
От 2 до 5 |
От 5 до 10 |
Больше 10 |
Всего пылинок |
Средний диаметр |
|
Количество пылинок |
||||||
|
Процентное содержание |
100 |
Пользуясь графиком (рис. 6.2), определяют возможную задержку исследуемой пыли в легких человека.
2.2.3. Определение морфологии частиц пыли
Морфологические особенности частиц изучают методом обычной микроскопии на тех же препаратах, которые использовались для определения дисперсности пыли. При этом описывают форму частиц (округлая, неправильная, игло- или овальнообразная и т.д.), их процентное соотношение в пыли, характер поверхности, наличие волокнистых структур, конгломератов частиц, различных включений и др. Морфологическая оценка позволяет сделать выводы об устойчивости аэрозоля, вещественном составе пыли, их происхождении и возможном воздействии на организм человека.
3. Контрольные вопросы
1. Что представляют собой промышленные пыли (аэрозоли)?
2. Как классифицируются промышленные пыли?
3. Как воздействуют пыли на организм человека и от каких факторов зависит степень их воздействия?
4. Что такое ПДК пыли в воздухе рабочей зоны?
5. Какие мероприятия по борьбе с пылью можно предложить в общем случае и для конкретного производства (по специальности)?
6. Что такое горючая пыль? Ее виды.
7. Как подразделяются промышленные пыли по взрываемости?
8. Какие существуют методы отбора проб пыли из воздуха рабочей зоны?