Ensuring fire safety in the production of lacquers and paints
Аннотация: Проведён анализ пожаровзрывоопасности промышленных объектов по производству строительных отделочных материалов, в частности лаков и красок. Определены наиболее опасные вещества. Предложен универсальный газовый детектор, работающий на основе пьезокварцевого микровзвешивания, с модификацией чувствительного элемента сорбентом из углеродных нанотрубок.
Ключевые слова: пожарная безопасностьгазоанализаторнаноматериалы
Автор:Гапеев Артем Александрович | Гаджиев Кямал Замин | Пуганов Михаил Владимирович |
Предотвращение пожаров и взрывов объединяется общим понятием – пожарная профилактика. Пожарная профилактика является важнейшей составной частью общей проблемы обеспечения пожаровзрывобезопасности различных объектов, и поэтому ей уделяется первостепенное внимание при решении вопросов защиты объектов от пожаров и взрывов.
Пожарная профилактика предусматривает оценку пожаровзрывоопасных производств и назначение различных мероприятий организационного и технического характера.
Целью работы является разработка эффективных методов обеспечения пожарной безопасности при производстве строительных отделочных материалов, в частности красок и лаков.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: оценка пожаровзрывоопасности производственных объектов для решения вопросов их безопасности; анализ пожарной опасности веществ и материалов, применяемых в технологическом процессе производства строительных отделочных материалов, в частности при производстве лаков и красок; анализ селективных сорбентов; разработка универсального высокочувствительного газового поточного детектора.
В данной работе рассматривается технологическая схема приготовления лакокрасочных материалов. К вопросам пожарной безопасности на предприятиях по производству лакокрасочных материалов, где на сравнительно небольшой площади сосредоточены огромные запасы легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, исчисляемые тысячами тонн, следует относиться с особым вниманием.
Главным фактором, обуславливающим пожарную опасность данного технологического процесса, является потенциальная возможность образования горючей среды как внутри резервуаров и емкостей, так и около них.
В производстве обращаются взрывопожароопасные вещества, которые при выходе из аппаратов могут образовывать с воздухом взрывоопасные смеси, а именно: ацетон, бензол, фенол.
Одним из методов решения задачи выявления опасных концентраций этих веществ является использование газоанализаторов. Газоанализатор – прибор для определения количественного и качественного состава воздуха рабочей зоны для непрерывного или периодического контроля содержания в нем опасных веществ. Газоанализатор является универсальным прибором, обеспечивающим измерение концентрации контролируемого газа и позволяющим в ряде случаев своевременно оповещать персонал о превышении допустимых концентраций анализируемого компонента с помощью световой и звуковой сигнализации [1].
В составе рабочей группы был рассчитан объем, выбран материал для изготовления и сконструирована универсальная ячейка детектирования с оптимальным расположением патрубков. Аналитическим сигналом является сигнал пьезосенсора (резонатор с пленочными покрытиями на электродах) – изменение частоты колебаний пластины кварца в среде без определяемого вещества и при экспонировании в среде с тестируемым газом [2].
В качестве сорбционных покрытий пьезокварцевых микровесов изучены стандартные неподвижные фазы для газовой хроматографии, многослойные углеродные нанотрубки, активированный уголь, фуллерены [3].
Установлено, что углеродные нанотрубки проявляют различную избирательность к веществам-тестерам, характеризуются высокой устойчивостью. Углеродные нанотрубки наиболее гидрофобны и универсальны, сорбция всех веществ на них обратимая и эффективная. В работе было рассмотрено несколько вариантов конструктивного исполнения ячейки детектирования. Конструкции ячеек различаются расположением пробоподводящих трубок.
Проведены опыты по детектированию газов, получены экспериментальные графики. Базовая линия сенсора устойчивая, практически отсутствует дрейф. Пики для всех веществ, кроме фенола узкие и симметричные. Установлено, природа газа оказывает важное значение на долю просорбированного покрытием количества вещества, находящегося в потоке. Установлено, что бензол, ацетон сорбируются поверхностью УНТ, а фенол, вероятно – по каркасно-ситовому механизму (с проникновением молекул в объем покрытия).
Установлено, что сенсор с углеродными нанотрубками без дополнительной модификации в течение длительного времени ежедневной эксплуатации стабилизирует базовую линию и покрытие. Максимальное изменение сигнала сенсора незначительно. Проявляется высокая сорбционная эффективность.
Таким образом, для исследований разработан газоанализатор с регистрирующим элементом – высокочастотным пьезорезонатором с покрытием из углеродных нанотрубок.
Список литературы