濕度對(duì)ASZM型浸漬炭氯化氰防護(hù)時(shí)間影響研究

劉 力， 周曉東， 張素紅， 魏學(xué)青

(山西新華防化裝備研究院有限公司，山西 太原 030008)

空氣濕度對(duì)ASZM型浸漬炭對(duì)氯化氰的防護(hù)性能有顯著影響。依據(jù)GJB 1468A，在表征ASZM型浸漬炭對(duì)氯化氰的防護(hù)能力時(shí)，僅表征空氣相對(duì)濕度為50%、80%條件下的防護(hù)能力。在國內(nèi)，因季節(jié)變化以及地域差異，各時(shí)間段、各地區(qū)之間的空氣相對(duì)濕度在7%～95%之間變化，存在著顯著差異。因此，在表征ASZM型浸漬炭對(duì)氯化氰的防護(hù)能力時(shí)，空氣濕度考察范圍較窄，無法準(zhǔn)確表征各時(shí)間段、各地區(qū)ASZM型浸漬炭對(duì)氯化氰的防護(hù)能力，在一定程度上限制了ASZM型浸漬炭的應(yīng)用，也限制了防毒面具的使用范圍。

近年來，在船舶、潛艇等領(lǐng)域，急需能在相對(duì)濕度為95%條件下具有綜合防護(hù)能力的防護(hù)產(chǎn)品，因國內(nèi)至今尚未研究過AC、ASZM等型號(hào)綜合類防護(hù)產(chǎn)品在相對(duì)濕度為95%下的防毒能力，目前在高濕下尚無合適的防護(hù)產(chǎn)品。

本文主要研究了ASZM型浸漬炭在不同濕度條件下對(duì)氯化氰的防護(hù)性能，為研制在高、低等濕度下具有綜合防護(hù)能力的產(chǎn)品提供技術(shù)支持和服務(wù)，以及為氯化氰防護(hù)性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)修訂提供技術(shù)依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

主要儀器: 氯化氰防毒時(shí)間測(cè)定裝置，山西新華化工有限責(zé)任公司；電子天平，XS204型，感量為0.000 1 g，瑞士梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司。

主要試劑：氯化氰，≥95%； 0.020 00 mol/LAgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液；NaOH、無水乙醇，酚酞、吡啶、硫氫化鉀、鐵銨礬、碳酸氫鈉、碘，均為分析純。

1.2 試驗(yàn)條件

依據(jù)GJB 1468A對(duì)浸漬炭進(jìn)行預(yù)處理，選取粒徑為1.00 mm～1.25 mm的浸漬炭為研究對(duì)象，然后依據(jù)如下條件開展實(shí)驗(yàn)[1]：

1) 氯化氰測(cè)試質(zhì)量濃度：(9.0±0.9)mg/L；

2) 實(shí)驗(yàn)溫度：(20±0.5)℃；

3) 空氣相對(duì)濕度：5%～95%；

4) 炭層高度：2 cm；

5) 氣流比速：0.25 L/min·cm2。

1.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

依照上述實(shí)驗(yàn)條件及根據(jù)GJB 1468A標(biāo)準(zhǔn)要求，開展了空氣相對(duì)濕度5%～90% RH條件下，濕度對(duì)ASZM型浸漬炭氯化氰防護(hù)時(shí)間影響研究，結(jié)果如第104頁表1、圖1所示。

由圖1、表1可以看出，在同一溫度下，ASZM型浸漬炭對(duì)氯化氰防護(hù)時(shí)間隨濕度的增大而延長，并成線性關(guān)系，關(guān)系式為式(1)。

QS=0.014S+28.591

(1)

式中：QS為濕度為S時(shí)的防護(hù)時(shí)間,min；S為相對(duì)濕度,%。

如將RH50%或RH80%定為標(biāo)準(zhǔn)濕度，則，RH50%時(shí)，關(guān)系式為式(2)。

Q50=QS-0.014S+0.7

(2)

RH80%時(shí)，關(guān)系式為式(3)。

Q80=QS-0.014S+1.125

(3)

式中：Q80為在濕度為80時(shí)的防護(hù)時(shí)間；Q50為在濕度為50時(shí)的防護(hù)時(shí)間；QS為在濕度為S時(shí)的防護(hù)時(shí)間。

表1 濕度對(duì)ASZM型浸漬炭氯化氰防護(hù)時(shí)間影響

圖1 濕度對(duì)ASZM型浸漬炭氯化氰防護(hù)時(shí)間影響關(guān)系圖

2 不確定度評(píng)定

2.1 樣品稱量引入的不確定度u1

每次實(shí)驗(yàn)量為4.315 g，則引入的相對(duì)不確定度為：

u1=8.66 mg/4 315 mg×100%=0.20%

2.2 重復(fù)測(cè)量引入的不確定度

本次實(shí)驗(yàn)中當(dāng)濕度為RH5%時(shí)，樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差為S1=0.817 569%；RH20%時(shí)為：S2=0.736 496%；RH30%時(shí)為：S3=0.821 276%；RH40%時(shí)為：S4=1.032 211%；RH48%時(shí)為：S5=0.778 477%；RH60%時(shí)為：S6=0.708 726%；RH70%時(shí)為：S7=0.768 233%；RH80%時(shí)為：S8=0.838 749%；RH80%時(shí)為：S9=0.971 462%。

合并樣本偏差為式(4)。

(4)

則重復(fù)測(cè)量引入的不確定度u2為式(5)。

(5)

2.3 溫度引入的不確定度u3

2.3.1 溫度計(jì)引入的不確定度u31

2.3.2 環(huán)境溫度變化引入的不確定度u31

溫度變化對(duì)防護(hù)時(shí)間的影響符合式(6)要求。

Q20=Qt[1-0.02×(t-20)]

(6)

式中：Q20為換算至20 ℃下的防護(hù)時(shí)間，min；Qt為在t℃下的防護(hù)時(shí)間，min；t為實(shí)驗(yàn)溫度，℃。

uq= {Qt-Qt[1-0.02×(t- 20)]}/

Qt[1- 0.02×(t- 20)]×100%

uq= {Qt-Qt[1-0.02×(20.5- 20)]}/

Qt[1- 0.02×(20.5- 20)]×100%

uq= {1 -[1-0.02×(20.5- 20)]}/

[1- 0.02×(20.5- 20)]×100%

uq=1.01%

綜上，溫度引入的不確定度u3為：

2.4 流量計(jì)引入的不確定度u4

2.5 氯化氰濃度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u5

氯化氰濃度的測(cè)量，采用化學(xué)滴定法測(cè)量，濃度測(cè)量主要引入的不確定度來源于化學(xué)吸收和轉(zhuǎn)移過程以及滴定。

2.5.1 吸收和轉(zhuǎn)移引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u51

2.5.2 滴定過程引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u52

在滴定過程中主要引入的不確定度來源于硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液、量筒和滴定管。

將上述滴定過程引入分量合成，得出滴定過程引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度u52為：

氯化氰濃度引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u5為：

2.6 合成不確定度評(píng)定

因炭催化劑質(zhì)量、實(shí)驗(yàn)溫度、空氣流量、氯化氰濃度測(cè)定等各分量間不相關(guān)，則：

=2.8%

2.7 擴(kuò)展不確定度

取k=2，則U=k×uc=2×2.8%=5.6%。

3 結(jié)論

1) 通過空氣濕度對(duì)ASZM型浸漬炭氯化氰防護(hù)時(shí)間的影響研究發(fā)現(xiàn)，在相對(duì)空氣為5%～90%時(shí)，隨濕度的提升，氯化氰防護(hù)時(shí)間也隨之增加。

如將RH50%或RH80%定為標(biāo)準(zhǔn)濕度，則，

RH50%時(shí)，關(guān)系式為式(7)。

Q50=QS-0.014S+0.7

(7)

RH80%時(shí)，關(guān)系式為式(8)。

Q80=QS-0.014S+1.125

(8)

2) 經(jīng)不確定度評(píng)定，經(jīng)Q50=QS-0.014S+0.7或Q80=QS-0.014S+1.125公式修正后的測(cè)量結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為U=6%(k=2)。

3) 依據(jù)GJB 1468A標(biāo)準(zhǔn)，浸漬炭對(duì)氯化氰的防護(hù)時(shí)間需進(jìn)行溫度修正。目前，ASZM型浸漬炭溫度修正公式借用AC型浸漬炭的溫度修正公式，即在相對(duì)濕度為75%條件下，溫度在15 ℃～25 ℃時(shí)，公式為式(9)。

Q20=Qt[1-0.02(t-20)]

(9)

溫度在25 ℃～30 ℃時(shí)，公式為式(10)。

(10)

所以，ASZM型浸漬炭溫、濕度對(duì)氯化氰防護(hù)時(shí)間影響應(yīng)遵循如下公式：

a) 如50%為標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)濕度時(shí)，在實(shí)驗(yàn)溫度為15 ℃～25 ℃時(shí)防護(hù)時(shí)間修正公式如下：

Q20=(QS-0.014S+0.7)·[1-0.02(t-20)]

在實(shí)驗(yàn)溫度25 ℃～30 ℃時(shí)，防護(hù)時(shí)間修正公式為：

Q20=(QS-0.014S+0.7)·[1.1-0.055(t-25)]/1.21

b) 如80%為標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)濕度時(shí)，在實(shí)驗(yàn)溫度為15 ℃～25 ℃時(shí)，防護(hù)時(shí)間修正公式為：

Q20=(QS-0.014S+1.125)·[1-0.02(t-20)]

在實(shí)驗(yàn)溫度25 ℃～30 ℃時(shí)，防護(hù)時(shí)間修正公式為：

Q20=(QS-0.014S+1.125)·[1.1-0.055(t-25)]/1.21