Лабораторная работа

Определение содержания вредных газов в воздухе производственных помещений экспрессным линейно-колористическим методом

1.1 Цель работы:

Ознакомиться с методами анализа загазованности производственных помещений и расчетом воздухообмена для их вентиляции.

1.2 Теоретические сведения

При проведении различных технологических процессов в воздух производственных помещений выделяется значительное количество вредных веществ.

Вредными являются вещества, которые при контакте с организмом человека могут вызвать производственные травмы, профессиональные заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами как в процессе работы, так и в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений (ГОСТ 12.1.007-88).

Вредные вещества могут проникать в организм человека через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, кожные покровы и слизистые оболочки.

При отсутствии специальных мер профилактики вредные вещества могут вызвать профессиональные отравления. Отравления в производственных условиях могут быть острыми и хроническими. Отравления бывают острыми при воздействии больших концентраций вредных веществ (например при аварии) и хроническими, вследствие проникновения в организм вредного вещества в течение длительного времени при незначительных концентрациях.

По степени воздействия на организм человека все вредные вещества подразделяются на 4 класса (ГОСТ 12.1.007-88): 1 – вещества чрезвычайно опасные (бенз(а)пирен, ртуть, свинец, озон, фосген и др.); 2 – вещества высокоопасные (оксиды азота, бензол, йод, марганец, едкие щелочи, хлор и др.); 3 – вещества умеренно опасные (ацетон, сернистый ангидрид, метиловый спирт и др.); 4 – вещества малоопасные (аммиак, оксид углерода, этиловый спирт, скипидар и т.д.).

Следует иметь в виду, что и вещества малоопасные при длительном воздействии могут при больших концентрациях вызывать тяжелые отравления (1).

Опасность отравления зависит от химического состава, концентрации, времени действия газов и паров, а также от условий окружающей среды.

Например, при высокой температуре воздуха ускоряется проникновение яда в организм. Для ограничения неблагоприятного воздействия вредных веществ применяют гигиеническое нормирование их содержания в различных средах. В связи с тем, что требование полного отсутствия промышленных ядов в зоне дыхания рабочих часто невыполнимо, особую значимость приобретает гигиеническая регламентация содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны (ГОСТ 12.1.005-88). Такая регламентация в настоящее время проводится в три этапа: 1) обоснование ориентировочного безопасного уровня воздействия (ОБУВ); 2) обоснование ПДК; 3) корректирование ПДК с учетом условий труда работающих и состояния их здоровья. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны приведены в ГОСТ 12.1.005-88 «ССБТ. Воздух рабочей зоны. Общие требования безопасности», там же указаны их классы опасности.

Предельно допустимыми концентрациями вредных веществ в воздухе рабочей зоны являются такие концентрации, которые при ежедневной работе в пределах 8 часов или при другой длительности, но не превышающей 41 часа в неделю, в течение всего рабочего стажа не могут вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего или последующего поколений, ПДК измеряются в мг/м³.

Рабочей зоной следует считать пространство высотой до 2 м над уровнем пола или временного пребывания работающих.

В ГОСТ 12.1.005-88 утверждены ПДК для 800 токсичных веществ.

При одновременном содержании в воздухе рабочей зоны нескольких вредных веществ однонаправленного действия должно соблюдаться следующее соотношение

, (1.1)

где с₁,с₂…с_n – замеренные концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны;

ПДК_1, ПДК₂…ПДК_n – предельно допустимые концентрации вредных веществ (ГОСТ 12.1.005-88).

Предупреждение профессиональных заболеваний и отравлений достигается:

а) разработкой новых технологических процессов, исключающих использование вредных веществ, заменой вредных веществ менее вредными. Снижению поступления в воздух рабочих зон вредных веществ способствует хорошая герметизация оборудования, ведение процессов в вакууме, применение замкнутых технологических циклов, непрерывных технологических процессов, замена устаревшего оборудования более прогрессивным;

б) механизацией и автоматизацией производственных процессов, применением дистанционного управления;

в) изоляцией оборудования, помещений с вредными технологическими процессами;

г) вентиляцией производственных помещений.

Вентиляцией называется организованный и регулируемый воздухообмен, обеспечивающий удаление из помещения загрязненного воздуха и подачу на его место свежего.

По способу перемещения воздуха вентиляция подразделяется на естественную и механическую. Возможно их сочетание – смешанная вентиляция.

Т а б л и ц а 1.1 - Предельно допустимые концентрации некоторых вредных веществ (ГОСТ 12.1.005-88)

Вещество	Предельно допустимые концентрации, мг/м3
1 Аммиак
2 Ацетон
3 Бензин
4 Бензол
5 Сернистый газ
6 Сероводород
7 Сероуглерод
8 Скипидар
9 Спирт этиловый
10 Спирт бутиловый
11 Спирт метиловый
12 Толуол
13 Фенол
14 Формальдегид
15 Хлорбензол
16 Дихлорэтан
17 Трихлорэтан
18 Хлористый водород
19 Хлор
20 Этиловый, диэтиловый эфир
21 Оксид углерода

В зависимости от способа организации воздухообмена различают вентиляцию местную и общеобменную. По времени действия – постоянно действующая и аварийная.

Естественная вентиляция (аэрация) необходимый воздухообмен создает за счет разности плотностей теплого воздуха внутри помещения и более холодного снаружи, а также благодаря возникающей разности давлений снаружи и внутри этих помещений.

При механической вентиляции воздухообмен достигается за счет разности давлений, создаваемых вентилятором, который приводится в движение электродвигателем.

Механическая вентиляция применяется в случаях, когда тепловыделения в цехе велики и аэрация не обеспечивает санитарные нормы, а также если количество и токсичность выделяющихся в воздух помещения вредных веществ требует постоянный воздухообмен.

Механическая вентиляция может быть выполнена в виде приточной, вытяжной и приточно-вытяжной.

Для проверки эффективности работы вентиляции, герметичности оборудования периодически отбирают пробы для лабораторного анализа содержания вредных газов в воздухе производственного помещения и на территории предприятия.

д) применением индивидуальных средств защиты, когда технические и санитарно – технические мероприятия полностью не ликвидируют воздействия вредных веществ.

Для защиты от вредных веществ основное значение имеют средства индивидуальной защиты (СИЗ) органов дыхания (противогазы, противоаэрозольные респираторы), спецодежда, спецобувь, средства защиты рук (резиновые перчатки, защитные пасты и мази), лица (щитки), глаз (защитные очки).

Для санитарного контроля воздушной среды применяются следующие методы анализа:

а) фотометрические, основанные на способности светопоглощения окрашенными растворами;

б) люминесцентный метод основан на способности некоторых веществ отдавать поглощенную ими энергию в виде светового излучения;

в) спектроскопический метод основан на способности элементов, помещенных в пламя вольтовой дуги (3500 – 4000ºС), давать определенный спектр излучения;

г) полярографический метод основан на измерении предельного тока диффузии, возникающего при электролизе испытуемого раствора с помощью ртутных электродов;

д) хроматографический метод, основанный на различной растворимости компонентов газовой смеси в органическом растворителе.

Для контроля за содержанием вредных веществ в воздухе рабочего помещения используются быстрые методы анализа:

а) колориметрические методы, основанные на протягивании воздуха, содержащего загрязняющее вещество, через раствор, фильтровальную бумагу или зернистый твердый сорбент и измерении интенсивности полученной на них окраски путем сравнения с окраской стандартных шкал;

б) линейно-колористический метод основан на протягивании исследуемого воздуха через индикаторные трубки и измерении длины окрашенного слоя порошка по заранее приготовленным шкалам, показывающим зависимость этой длины от концентрации данного вещества.

Анализ проводится на приборах УГ-1, УГ-2.

1.3 Определение в воздухе производственных помещений вредных газов (паров) с помощью универсального газоанализатора типа УГ-2 (теоретически) (6)

1.3.1 Назначение прибора

Универсальный переносной прибор – газоанализатор УГ-2 предназначен для экспрессного количественного определения вредных веществ в воздухе производственных помещений. Краткая характеристика индикаторных порошков, входящих в комплект газоанализатора УГ-2, приведена в таблице 2.

Т а б л и ц а 1.2 - Перечень вредных веществ, определяемых газоанализатором УГ-2, и характеристика индикаторных порошков

Определяемое вещество	Объем анализируемого воздуха, мл	Срок годности порошка, мес.	Основные реагенты индикаторного порошка
Аммиак			Бромфеноловый синий
Ацетилен			Иодат калия, серная кислота
Ацетон			Гидроксиламин солянокислый, бромфеноловый синий
Бензин			Иодат калия, серная кислота
Бензол			Иодат калия, серная кислота
Ксилол			Параформальдегид, серная кислота
Оксиды азота			О-Дианизидин
Оксид углерода (II)			Иодат калия, серная кислота
Диоксид серы			Иодат калия, крахмал, йод, иодид ртути
Сероводород			Ацетат свинца, барий хлористый
Толуол			Иодат калия, серная кислота
Углеводороды нефти			Иодат калия, серная кислота
Хлор			Флуоресцеин, бромид калия
Этиловый эфир			Хромовый ангидрид, серная кислота

1.3.2 Принцип работы

Принцип работы газоанализатора УГ-2 основан на линейно-колористическом методе. Он состоит в аспирировании исследуемого воздуха с помощью воздухозаборного устройства через индикаторную трубку, заполненную зерненым сорбентом с нанесенным на него цветообразующим реагентом. При этом индикаторный порошок в трубке изменяет свой цвет на определенную длину. Длина окрашенного столбика индикаторного порошка в трубке пропорциональна концентрации анализируемого газа в воздухе, измеряется по шкале, градуированной в мг/м³.

Газоанализатор УГ-2 состоит из воздухозаборного устройства и спецкомплектов ЗИП для изготовления потребителем индикаторных трубок, фильтрующих и окислительных патронов. Описание воздухозаборного устройства, снаряжение индикаторных трубок и фильтрующих патронов представлено на рис. 1, 2, 3, 4, 5, 6 на стенде.

1.4 Определение концентрации карбоксида углерода с помощью мехового аспиратора МАМ – 4 (экспериментальная часть)

С помощью мехового аспиратора МАМ-4 производится просасывание определенного объема воздуха, содержащего вредные примеси, через индикаторные трубки.

1.4.1 Индикаторные трубки

Индикаторная трубка представляет собой стеклянную трубку, заполненную специальным реагентом. Наружный диаметр трубки 7 мм, длина 125 мм, концы ее оттянуты и запаяны.

Для отсчета результатов анализа на поверхности трубки в области реактивного слоя нанесены кольца с соответствующими значениями концентрации определяемого газа. Стрелка на трубке указывает направление движения исследуемого воздуха.

Слой белой краски на поверхности одного из концов трубки предназначен для записи по нему даты и места отбора пробы. Ес­ли в воздухе отсутствуют вредные газы, то трубку можно исполь­зовать для повторного определения до 5 раз в этот же день. После положительного показания трубка больше не применяется. Окраска устойчива в течение нескольких дней, поэтому трубка может служить подтверждением выполненного анализа.

Срок годности индикаторных трубок - 15 месяцев со дня из­готовления.

1.4.2 Аспиратор меховой МАМ-4

Аспиратор меховой служит для просасывания воздуха через индикаторную трубку. Объем просасываемого воздуха за полный ход мехового насоса - 100 ± 5 мл. Время раскрытия меха насоса без трубки – 1-2 с., габаритные размеры - 104x52x95. Вес - 300 г.

1.4.3 Принцип действия

Основной частью аспиратора является резиновый мех, который закреплен на крышках с накладками. Внутри меха расположены две пружины, удерживающие его в разжатом положении. Выпускной кла­пан обеспечивает выход воздуха из меха при его сжатии. Ремешок ограничивает ход меха. Винт с цепочкой служит для регулировки объема. Аспиратор приводится в действие одной рукой. За полный ход резинового меха просасывается 100 мл воздуха. При сжатии меха воздух не выходит через индикаторную трубку, так как она представляет собой значительно большее сопротивление, чем вы­пускной клапан. При обратном ходе выпускной клапан закрывается под влиянием разряжения в аспираторе. Воздух переходит в аспиратор только через индикаторную трубку, и мех снова принимает первоначальный объем.

Герметичность аспиратора достигается тщательной очисткой клапана. Для этого свинчивают гайку, закрывавшую клапан. Если резиновый лепесток клапана не поврежден, его сильно продувают с противоположной стороны.

Так как скорость просасываемого исследуемого воздуха имеет большее значение для точности анализа, то перед применением аспиратора необходимо проверять на время раскрытие самого меха без трубки, которое должно составлять 1-2 с. Если время рас­крытия меха значительно превышает указанное, необходимо про­верить защитную сетку, находящуюся в мундштуке. Отверстия сет­ки могут быть забиты зернами силикагеля, кусочками стекла, про­дуктами коррозии.

Одним из условий исправности мехового аспиратора является постоянство объема засасываемого воздуха за один ход меха-на­соса.

1.4.4 Подготовка к выполнению анализа с помощью индикаторных трубок и мехового аспиратора

Перед определением необходимо убедиться в герметичности аспиратора. Для этого плотно вставляют в мундштук аспиратора неоткрытую индикаторную трубку и сжимают мех до упора. Аспира­тор считают герметичным, если в течение 10 мин сжатый мех не раскрылся.

Далее вскрывают индикаторную трубку. Для этого оба конца трубки отламывают в специальной проушине, которая находится на аспираторе. Трубку плотно вставляют в мундштук так, чтобы стрелка на трубке показала направление к аспиратору. Правой рукой плотно охватывают корпус аспиратора. Резиновый мех сжи­мается до упора, а затем опускается. Конец всасывания опреде­ляется натяжением ремешка. Перед следующим сжатием делается пауза 3 с. Десять сжатий меха обеспечивает прохождение I л воздуха.

1.5 Порядок выполнения работы:

а) краны “14”, “9” и “15” установить в положение “Закрыто” (вер­тикально);

б) навеску угля через шахту “1” засыпать в печь “2”, после
чего шахту закрыть;

в) тумблером "3" включить стенд. Включение проконтролировать
индикатором "4" и показанием вольтметра "5".

г) тумблером "6" включить печь. Включение печи проконтролиро­вать индикатором "7" и показанием вольтметра "5";

д) по истечении 10 минут печь выключить;

е) открыть кран "9" и при помощи индикаторной трубки провести
замер загазованности воздуха в камере "11" через канал "10",
после чего кран "9" закрыть;

ж) замер загазованности камеры производится с помощью мехового аспиратора МАМ-4 и индикаторной трубки.

Исследуемый воздух просасывается через индикаторную трубку несколькими ходами аспиратора. Концентрация СО при прохождении 100 мл (I ход аспиратора) воздуха определяется по левой шкале, имеющейся на футляре-кассете для индикаторных трубок. Если при определении уровня загазованности сделано "П" ходов аспиратора, то концентрацию уменьшают в "П" раз.

Шкалу трубки совмещают со шкалой футляра-кассеты и по уровню зеленой окраски трубки определяют процентную концентрацию СО. Процентную концентрацию СО переводят в объемную (мг/л) по табл. 2.3;

з) рассчитать объем воздуха, необходимого для снижения получен­ной концентрации СО в камере путем вентиляции её до предельно до­пустимой концентрации по формуле

V= , (1.2)

где С₁ - концентрации СО в камере по результатам замера
(мг/м³);

С₂ - предельно допустимая концентрация СО (ПДК) мг/м³ (табл. 2.1);

V₁ - объём камеры (0,037 м³);

k - 1,25 (коэффициент запаса, учитывающий неравномерность концентрации СО в замере);

и) открыть краны "14" и "15";

к) тумблером "12" включить вентилятор. Проконтролировать вклю­чение индикатором "13", изменением показания амперметра установить показания ротаметра "16" на деление "60" поворотом на нем верхнего вентиля.

Т а б л и ц а 1.3 – Перевод процентной концентрации в объемную

%	мг/л
0,0010	0,0125
0,0016	0,0200
0,0020	0,0250
0,0024	0,0300
0,0030	0,0375
0,005	0,0625
0,01	0,125
0,02	0,250
0,03	0,375
0,05	0,625
0,10	1,25
0,20	2,50
0,30	3,75

Время вентиляции камеры зависит от полученного объема и определяется по таблице 1.4.

Т а б л и ц а 1.4 - Зависимость времени вентиляции камеры от расчетного объема воздуха (при показании ротаметра "60")

Объем, л	Время, мин

л) по истечении времени вентиляции, полученного из таблицы 1.4, вен­тилятор выключить, краны "14" и "15" закрыть;

м) произвести замер концентрации СО в камере методом, описанным в пункте ж;

н) сравнить полученный результат с ПДК;

о) выключить стенд тумблером "3";

п) составить протокол проведенного исследования по следующей форме;

р) на основании проведенных исследований сделать заключение об эффективности работы вентиляции.

Рисунок 1.1 - Схема установки для определения загазованности

камеры карбоксидом углерода (СО).

1. Шахта для загрузки угля в печь.

2. Печь.

3. Тумблер включения установки.

4. Индикатор включения установки.

5. Вольтметр.

6. Тумблер включения печи.

7. Индикатор включения печи.

8. Амперметр.

9. Кран канала для отбора воздуха на пробу.
10.Канал отбора воздуха.

11. Камера.

12.Тумблер включения вентилятора.

13.Индикатор включения вентилятора.

14.Кран канала подачи чистого воздуха.

15.Кран канала выброса загазованного воздуха.

16.Ротаметр.

Протокол испытания

1. Цель работы ___________________________________________________

_________________________________________________________________

2. Содержание работы_____________________________________________

_________________________________________________________________

3. По результатам исследований составить таблицу по следующей форме.

Т а б л и ц а 1.5-Результаты исследования

Название газа	Концентрация	ПДК, мг/м^3	V, м^3
%	мг/м^3

1.6 Контрольные вопросы:

1.6.1 Что называется предельно допустимой концентрацией вредного вещества?

1.6.2 На сколько классов опасности делятся промышленные вредные вещества?

1.6.3 От каких факторов зависит степень и опасность отравления вредными веществами?

1.6.4 Какое условие должно выполняться при одновременном нахождении в воздухе рабочей зоны нескольких веществ однонаправленного действия?

1.6.5Какие мероприятия необходимы для предупреждения профессиональных заболеваний и отравлений?

1.6.6 Дать определение вентиляции и перечислить ее виды

1.6.7 Какие меры анализа применяют для санитарного контроля воздушной среды?

1.6.8 На каком методе анализа основан принцип работы универсального газоанализатора УГ-2?

1.6.9 Как определяется концентрация вредного вещества меховым аспиратором МАМ-4?

Дата добавления: 2015-07-18