Фильтр респиратора — фильтр, предназначенный для исключения из воздуха агрессивных веществ, устанавливаемый на респиратор.
При работе в условиях возможного загрязнения воздуха, для защиты людей в первую очередь должны использоваться технологические и организационные мероприятия, и средства коллективной защиты (вентиляция и др.), а если этого окажется недостаточно — средства индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД), респираторы и промышленные противогазы. В тех случаях, когда в воздухе достаточно много кислорода, а вредные воздушные загрязнения могут быть уловлены, широко используются фильтрующие СИЗОД. В них для обеспечения рабочих пригодным для дыхания воздухом используется окружающий загрязнённый воздух рабочей зоны — после его очистки фильтрами. Срок службы противогазных фильтров ограничен и не всегда легко предсказуем.
Классификация фильтров респираторов Существуют изолирующие респираторы (в которых для дыхания не используется окружающий воздух) и фильтрующие респираторы (в которых для дыхания используется окружающий воздух после очистки фильтрами), см. Классификация респираторов.
Для очистки воздуха в фильтрующих респираторах могут использоваться различные фильтры, в зависимости от вида загрязнений окружающего воздуха: противоаэрозольные (вредные вещества в виде пыли, дыма и тумана); противогазные (вредные вещества в газообразном состоянии — газы, пары); комбинированные (противоаэрозольные и противогазные вместе). В этом случае воздух сначала очищается противоаэрозольными фильтрами, а затем — противогазными.
Противоаэрозольные фильтры
Принцип работы Для очистки воздуха от аэрозолей используют фильтры, которые состоят из большого числа тонких волокон. При прохождении воздуха через такой фильтр он огибает волокна, меняя направление движения. Относительно крупные частицы (больше 5 мкм) по инерции не успевают изменить направление движения, сталкиваются с волокном и прилипают к нему (инерционное улавливание). Если частица изменяет направление движения так, что может пройти мимо волокна, но расстояние от её центра до поверхности волокна меньше её радиуса, то она касается волокна и прилипает к нему (улавливание касанием). Если частица очень маленькая (меньше 0.05 мкм), то под действием ударов молекул она совершает хаотичные движения из стороны в сторону относительно своей «усреднённой» траектории, и за счёт этого может столкнуться с волокном (улавливание с помощью диффузии). При наличии электрического заряда на волокне и/или частице появляются кулоновские и/или поляризационные силы, способствующие улавливанию частиц — особенно мелких, до 1 мкм. Иллюстрация разных способов улавливания аэрозолей
Испытания При сертификации фильтров и фильтровальных полумасок их проверяют в лабораторных условиях. Измеряется их сопротивление дыханию и проникание аэрозоля контрольного вещества (с заданными свойствами) при определённом расходе воздуха. Как контрольное вещество часто используют аэрозоль, состоящий из частиц хлорида натрия (твёрдые частицы); парафинового масла и диоктилфталата (жидкие частицы). Так как проникание частиц через фильтр зависит от их размера, то при проверке используют такие частицы, размер которых близок к «наиболее проникающим». Если после этого в производственных условиях через фильтр будет проходить воздух, загрязнённый промышленной пылью другого размера, то степень очистки будет выше. При загрязнении фильтра уловленной пылью его свойства изменяются. Поэтому при сертификации фильтры могут проверяться на запыление — их свойства проверяют после того, как они уловили такое количество пыли, которое может попасть на них в течение 1 смены (например — 200 мг на 1 комплект фильтров). При попадании некоторых аэрозолей на фильтры (например — масляного тумана), сделанные из волокон, содержащих электрический заряд, последний может уменьшаться и пропадать, что ухудшает степень очистки фильтров. Фильтры, предназначенные для использования в таких условиях имеют другую маркировку и проверяются при воздействии других аэрозолей.
Классификация В настоящее время в ЕС и в РФ принята похожая классификация противоаэрозольных фильтров. А в США классификация противоаэрозольных фильтров отличается от европейской.
Таблица 1. Классификация противоаэрозольных фильтров в ЕС и в РФ (приводится их обозначение и степень очистки) и фильтрующих полумасок (FFP)
Устойчивость при воздействии жидких частиц ЕС — для улавливания аэрозоля твёрдых частиц (S) ЕС — для улавливания аэрозоля из твёрдых и жидких частиц (SL) РФ Высокоэффективные фильтры 3 класса Р3S (99.95 %) Р3SL (99.95 %) P3 (99.95 %) Фильтрующие полумаски 3 класса FFР3S (99 %) FFР3SL (99 %) FFP3 (99 %) Фильтры средней эффективности 2 класса Р2S (94 %) Р2SL (94 %) P2 (94 %) Фильтрующие полумаски 2 класса FFР2S (94 %) FFР2SL (94 %) FFP2 (94 %) Фильтры низкой эффективности 1 класса Р1S (80 %) Р1SL (80 %) P1 (80 %) Фильтрующие полумаски 1 класса FFР1S (80 %) FFР1SL (80 %) FFP1 (80 %) Сменные противоаэрозольные фильтры имеют белую окраску.
Респираторы — фильтрующие полумаски изначально разрабатыввались как одноразовое средство защиты. Но на практике их часто использовали неоднократно. В связи с этим новый стандарт ЕС (EN 149:2001+A1:2009 «Respiratory protective devices — Filtering half masks to protect against particles — Requiremments, testing, marking») и ГОСТ Р 12.4.191-2011 требуют указывать возможность неоднократного использования (R) или его невозможность (NR), например: FFP3 R (допустимо неоднократное использование), FFP2 NR (для однократного использования). В отличие от стандарта ЕС (обозначения S, SL) и стандарта США (обозначения N, R, Р), стандарт РФ не позволяет определить — допустимо ли использование фильтра (фильтрующей полумаски) при воздействии жидких аэрозолей, которые способны нейтрализовывать электрические заряды волокон, что ухудшает эффективность очистки.
Таблица 2. Классификация фильтров и фильтрующих полумасок в США (приводится их обозначение и степень очистки)
Маслостойкость Для улавливания аэрозоля, не содержащего масла Для улавливания аэрозоля, содержащего масло, в течение только 1 смены Для улавливания любого аэрозоля Высокоэффективные фильтры N100 (99.97 %) R100 (99.97 %) P100 (99.97 %) Фильтры средней эффективности N99 (99 %) R99 (99 %) P99 (99 %) Фильтры низкой эффективности N95 (95 %) R95 (95 %) P95 (95 %)
Цвет фильтра класса Р100 — фиолетовый, у P95, P99, R95, R99 и R100 — оранжевый, у N95, N99 и N100 — (цвет Teal — птица чирок). Среди фильтрующих полумасок наиболее распространёнными являются N95, которые примерно соответствуют FFP2 (ЕС/РФ).
Замена противоаэрозольных фильтров При использовании респираторов без принудительной подачи воздуха замену фильтров обычно проводят при таком загрязнении фильтра, когда становится трудно дышать; или при повреждении фильтра. В США не-маслостойкие фильтры (тип R) нужно заменять каждую смену.
При использовании респираторов с принудительной подачей воздуха фильтры обычно заменяют по мере их загрязнения — когда вентилятор уже не может обеспечить подачу требуемого количества воздуха. Для проверки расхода воздуха изготовители СИЗОД делают разные приспособления. У Airstream Helmet сделана пластинка с отверстиями, которая «присасывается» к отверстию для входа воздуха при достаточно большом расходе, и падает под действием силы тяжести при недостаточно большом расходе. 3М сделала «поплавок», который вставляется в шланг (идущий от блока фильтрации на поясе к маске). Это приспособление «всплывает» в потоке подаваемого воздуха, и величина подъёма зависит от расхода воздуха.
Часть респираторов с принудительной подачей воздуха оснащена датчиками расхода воздуха или датчиками избыточного давления под маской, и их показания могут использоваться для своевременной замены фильтров.
Противогазные фильтры
Принцип работы Для очистки воздуха от вредных газов обычно используется поглотитель (сорбент) и/или катализатор. Как поглотитель часто используется активированный уголь, обладающий большой площадью поверхности. Для улучшения улавливания его могут пропитывать разными химическими соединениями. За счёт диффузии молекулы вредных газов достигают его поверхности и улавливаются. Катализатор может использоваться для обезвреживания вредных газов при протекании химической реакции (например СО → СО2. Если для эффективной работы сорбента или катализатора нужно, чтобы воздух был достаточно сухой, то перед ними размещают поглотитель влаги.
Классификация
Классификация советских противогазных фильтров Таблица 3. Советские противогазные коробки Марка Тип коробки и опознавательная окраска От чего защищает А коричневая Пары органических соединений (бензин, керосин, ацетон, бензол, толуол, ксилол, сероуглерод, спирты, эфиры, анилин, галоидоорганические соединения, нитросоединения бензола и его гомологов, тетраэтилсвинец), фосфор- и хлорорганические ядохимикаты В жёлтая кислые газы и пары (сернистый газ, хлор, сероводород, синильная кислота, окислы азота, хлористый водород, фосген), фосфор- и хлорорганические ядохимикаты Г двухцветная — чёрная и жёлтая (по вертикали) пары ртути, ртутьорганические соединения на основе этилмеркурхлорида Е чёрная мышьяковистый и фосфористый водород КД серая аммиак, сероводород и их смесь М красная окись углерода в присутствии органических паров (кроме практически не сорбирующихся веществ, например метана, бутана, этана, этилена и др.), кислых газов, аммиака, мышьяковистого и фосфористого водорода СО белая окись углерода БКФ защитная с белой вертикальной полосой кислые газы и пары, пары органических веществ, мышьяковистый и фосфористый водород, пыль, дым и туман Информация ниже взята из источника ВР Нет данных для защиты от кислых газов и паров, радионуклидов, в том числе радиоактивного йода и его соединений МКФ Нет данных для защиты от кислых газов и паров, паров органических соединений, мышьяковистого и фосфористого водорода Н Нет данных для защиты от оксидов азота Б Нет данных для защиты от бороводородов (диборан, пентаборан, этилпентаборан, диэтилдекаборан, декаборан) и их аэрозолей ФОС Нет данных для защиты от паро-газообразных фторпроизводных непредельных углеводородов, фреонов и их смесей, фтор- и хлормономеров ГФ Нет данных для защиты от газообразного гексафторида урана, фтора, фтористого водорода, радиоактивных аэрозолей УМ Нет данных для защиты от паров и аэрозолей гептила, амила, самина, нитромеланжа, амидола П-2У Нет данных для защиты от паров карбонилов никеля и железа, оксида углерода и сопутствующих аэрозолей С Нет данных для защиты от оксидов азота и сернистого ангидрида
В тех случаях, когда имелся противоаэрозольный фильтр, коробка дополнительно защищала от пыли, дыма и тумана, и на ней имелась белая вертикальная полоса.
Классификация противогазных фильтров в ЕС и РФ (современная) Таблица 4. Современная классификация и маркировка противогазных фильтров в ЕС и РФ для средств индивидуальной защиты без принудительной подачи воздуха Марка фильтра (цвет) Защищает от: Фильтр низкой эффективности Фильтр средней эффективности Фильтр высокой эффективности А (Коричневый) Органические газы и пары с температурой кипения выше 65°С, рекомендованные изготовителем A1 A2 A3 В (Серый) неорганические газы и пары, за исключением оксида углерода, рекомендованные изготовителем В1 В2 В3 E (Жёлтый) диоксид серы и другие кислые газы и пары, рекомендованные изготовителем Е1 Е2 Е3 K (Зелёный) Аммиак и его органические производные, рекомендованные изготовителем К1 К2 К3
Кроме того существуют: противогазные фильтры для защиты от специальных соединений SX (фиолетовые, используемые в респираторах без принудительной подачи воздуха), которые не разделяют на классы. противогазные фильтры для защиты от органических соединений с низкой температурой кипения, рекомендованные изготовителем АХ (коричневый, только для однократного применения, используемые в респираторах без принудительной подачи воздуха), которые не разделяют на классы.