Шкідливі гази і пара та їх концентрація у повітрі

ПРАКТИЧНА РОБОТА № 6

Визначення вмісту токсичних та вубохонебезпечних газів та пари у повітрі виробничих приміщень

Мета роботи ¾ вивчити деякі методи та засоби інстру­ментальних вимірювань вмісту шкідливих газів та парів у повітрі виробничих приміщень.

Шкідливі гази і пара та їх концентрація у повітрі

Для забезпечення нормальних та безпечних умов праці в кожному виробничому приміщенні повинен проводитись кон­троль повітряного середовища на вміст у ньому шкідливих газів та пари. Незважаючи на вжиті заходи захисту, вони можуть проникати в повітряне середовище деяких виробничих при­міщень у зв'язку з по­рушенням або недосконалістю технологічного процесу.

Потрапляючи у дихальні шляхи або на шкіру, шкідливі речовини негативно впливають на здоров'я людини, якщо в повітрі робочої зони вони перевищують гранично допустиму концентрацію (ГДК).

Згідно з ГДК ¾ це такі концентрації шкідливих речо­вин у повітрі робочої зони, які за щоденної (крім вихідних днів) роботи протягом 8 год або іншого проміжку часу, але не більше 40 год на тиждень, протягом всього робочого стажу не можуть викликати захворювання або відхилення у стані здоров'я, які визначаються сучасними методами дослідження, в процесі роботи або в подальшому житті нинішнього та наступних поколінь. ГДК прийнято виражати в міліграмах на один кубічний метр повітря (мг/м³).

Згідно з ГДК розробляють науково-дослідні інститути системи охорони здоров'я України, виходячи з фізико-хімічних властивостей речовин, результатів експериментальних досл­іджень та даних гігієнічних спостережень за станом здоров'я та захворюваністю працюючих на виробництві. Вони є санітарними нормативами для проектування виробничих при­міщень, технологічних процесів, обладнання та вентиляції, а також для попереджувального та поточного нагляду за дією на організм людини. Шкідливі речовини поділяються на чоти­ри класи небезпеки:

1-й ¾ надзвичайно небезпечні (ГДК до 0,1 мг/м³);

2-й ¾ високонебезпечні (ГДК - 0,1...1,0 мг/м³);

3-й ¾ помірно небезпечні (ГДК 1,1....10,0 мг/м³);

4-й ¾ малонебезпечні (ГДК більше 10,0 мг/м³).

Контроль за вмістом шкідливих речовин у повітрі робо­чої зони повинен встановлюватись: безперервний ¾ для ре­човин 1-го класу небезпеки; періодичний ¾ для речовин 2, З, 4-го класів.

При безперервному контролі повинна бути передбачена система автоматичного запису концентрації шкідливої речо­вини та сигналізація перевищення рівня ГДК.

Визначену концентрацію шкідливих речовин у повітрі робочої зони приводять до нормальних умов: температури +20 °С, атмосферному тиску 760 мм рт.ст. (1010 ГПа), віднос­ної вологості 50%.

Робоча зона ¾ простір висотою до 2 м над рівнем підлоги (площадки), на якій розташовані місця постійного або тимчасового перебування працівників.

В Україні ведеться велика робота по боротьбі з профес­ійними захворюваннями, що спричиняються дією отруйних шкідливих газів та пари. Основні напрями цієї роботи ¾ удос­коналення технологічних процесів та обладнання з метою змен­шення викидів у повітряний простір шкідливих газів і пари. Разом з цим треба велику увагу приділяти організації систе­ми вентиляції виробничих приміщень.

Якщо організаційними, конструктивними та іншими захо­дами не можливо забезпечити мінімальну концентрацію шкідливих речовин, яка не перевищує ГДК у повітрі робочої зони, і запобігти шкідливим діям речовин на людину, обов'язковим є застосування засобів індивідуального захисту.

 

2 Методи визначення концентрацій шкідливих газів та пари і прилади, які для цього використовуються

Контроль за станом повітряного простору та вмістом шкідливих речовин в ньому здійснюється газоаналізаторами, газосигналізаторами, а також хімічними індикаторами.

Існує багато різних методик визначення шкідливих речо­вин у повітряному середовищі (понад 200).

Різні речовини потребують різних методів аналізу, тому газоаналізатори вибираються для конкретних умов виробниц­тва, пов'язаних з певною групою небезпечних речовин.

Вміст шкідливих речовин у повітрі визначається безпосе­редньо вимірюванням концентрації цих речовин або посеред­ньо за вмістом кисню в досліджуваному середовищі.

Всю цю велику кількість методів контролю складу повітря­ного середовища можна розподілити на три групи: лабора­торні, експресні та автоматичні.

Лабораторні методи досить точні. До них належать фо­тометричні, люмінесцентні, хроматографічні, спектроскопічні та ін. Використовуючи, наприклад, хроматографи, можна улов­лювати шкідливі речовини, вміст яких досить малий. Основ­ний недолік цих методів - досить складне апаратурне офор­млення, потреба високої професійної підготовки виконавців, а іноді довготривалості аналізів. Тому їх застосовують голов­ним чином для уточнення результатів, отриманих іншими ме­тодами. Лабораторні методи інколи небезпечні.

Експресні методи прості та оперативні, але за точністю поступаються лабораторним. Найчастіше вони грунтуються на зміні забарвлення пористих індикаторних мас, індикаторного паперу тощо.

За принципом кольорової реакції між індикаторним по­рошком та досліджуваною речовиною працюють універсальні газоаналізатори УГ-1 та УГ-2 (рис. 2.1), які застосовуються для визначення багатьох речовин ¾ бензолу, ксилолу, сульфо­водню, хлору, аміаку, оксиду карбону та ін. Для різних речо­вин підібрані різні реагенти, тверді сорбенти, засипані у скляні трубки, через які пропускають загазоване повітря. Залежно від концентрації речовини в загазованому повітрі за певний час стовпчик індикаторного порошку забарвлюється на більшу або меншу довжину пропорційно до концентрації речовини, що аналізується. Довжина забарвленого стовпчика вимірюється за шкалою, проградуйованою в міліграмах на кубічний метр або в міліграмах на літр.

Автоматичні методи аналізу повітря виробничих приміщень застосовуються найширше, оскільки вони дозволяють досить швидко та точно отримати результати аналізу. Здійсню­ються переносними та стаціонарними газоаналізаторами.

Автоматичні газоаналізатори за принципом дії поділяють­ся на механічні, електричні, теплові, спектрометричні, магнітні та оптичні.

Прилади, які забезпечують подачу сигналу у разі переви­щення заданого рівня загазованості повітря, зумовленого санітарними нормами або вибухонебезпечними концентраці­ями, називаються газосигналізаторами.

У таблиці наведено марки газоаналізаторів для визначення загазованості повітря.

 

Таблиця 1 – марки газоаналізаторів

Тип газоаналізатора	Речовина, що визначається	Границя вимірювання
ФГЦ-5	Аміак	0...20 мг/3
ТКГ-5	Аміак	0...16 %
ГАХ-239	Диоксид сульфуру	0...15 %
ТХ-2103	Оксид карбону	0...0,15 %
ОА 2109	Оксид карбону	0...100 %
ИКРП-446	Хлор	0,002...0,06 мг/м3
УФ-6201	Хлор	0...2 %
ФЛ-4501	Оксид нітрогену	0...0,01 мг/л
«Атмосфера»	Оксид сульфуру, Сульфоводень	0...10 % 0...0,05 %
ГХП-75	Оксид карбону Диоксид сульфуру Оксиди нітрогену	0...0,25 мг/м3 0...0,02 мг/м3 0...0,16 мг/м3
Лабораторний інтерферометр	Метан	0...12 %
ЛИ-4	Диоксид карбону	0...12 %
Шахтний інтерферометр	Метан	0...4 %
ШП-3, ШП-5	Диоксид карбону	0...4 %

3 Будова універсального газоаналізатора УГ-2

Широке застосування в промисловості для проведення ек­спрес-аналізу газів та пари в повітрі робочої зони отримав газоаналізатор УГ-2.

Оптимальні умови для роботи приладу: вміст кисню, вод­ню, азоту, інертних газів будь-яке, пилу не більше 40 мг/м³, тиск 740...780 мм рт. ст; відносна вологість не більше 90 %; температура повітря -30...+30 °С; похибка показання прила­ду не більше 10 % верхньої границі шкали; тривалість одного аналізу 2...10 хв.

Принцип дії приладу грунтується на зміні довжини забар­вленого стовпчика, отриманого під час реакції індикаторно­го порошку із забрудненим повітрям, просмоктаним через скляну індикаторну трубку. Для уловлювання домішок, які пе­решкоджають визначенню концентрації речовини, що аналі­зується, є спеціальний фільтрувальний патрон.

Газоаналізатор УГ-2 складається з корпусу 15, в якому міститься гумовий сильфон 16, закріплений на двох фланцях 3 з внутрішніми кільцями жорсткості 1 для постійності об'єму.

 

Рисунок 1 Універсальні газоаналізатори УГ-2.

1 ¾ кільця жорсткості; 2,5 ¾ трубки; 3 ¾ фланці; 4 ¾ штуцер; 6 ¾ індикаторна трубка; 7 ¾ фільтрувальний патрон; 8 ¾ підставка з затискачами; 9 ¾ шток; 10 ¾ канавки; 11 ¾ заглиблення; 12 ¾ втулка; 13 ¾ фіксатор; 14 ¾ отвір; 15 ¾ корпус; 16 ¾ сильфон; 17 ¾ стакан; 18 ¾ пружина.

 

У середині сильфона в стакані 17 міститься пружина 18. На верхній панелі корпусу закріплена нерухома втулка 12 для спрямування штока 9, який служить для стискання сильфона та отвір 14 для зберігання штока в неробочому стані.

На штуцер 4 з внутрішнього боку надіта гумова трубка 2, яка з'єднує зовнішню атмосферу з внутрішньою порожниною сильфона. На зовнішній кінець штуцера надіта відвідна гумова трубка 5, до якої приєднується скляна індикаторна трубка 6, потім фільтрувальний патрон 7, який затримує домішки, що заважають визначенню концентрації речовини, яка аналізується.

Під головкою штоку на гранях вказано об'єм просмок­туваного при аналізі повітря. На циліндричній частині штока є поздовжні канавки 10, кожна з двома стопорними заглиб­леннями 11 для фіксації об'єму просмоктуваного повітря.

Підставка з затискачами 8 служить для встановлення шкали та індикаторної трубки. Індикаторні трубки для кількісного визначення газу в повітрі мають довжину 90...91 мм та внутрішній діаметр 2,5... 2,6 мм і заповнені індикаторним порошком. Порошок утримується за допомогою двох пижів з мідного емальованого дроту діаметром 0,27...0,28 мм.

Між пижами та порошком укладається 0,5-міліметровий прошарок вати. Кінці трубок можуть герметизуватися ковпач­ками із сургуча. Фільтрувальний патрон 7 для уловлювання домішок, які заважають визначенню концентрації газу (пари), складається з скляної трубки діаметром 10 мм (з перетяжками, звужени­ми з обох кінців), заповненої поминальним порошком, що ут­римується тампоном з гігроскопічної вати.