江苏省特种安全防护产品质量监督检验中心江苏泰州225300
江苏高玛防护器材有限公司江苏常州213000
摘要：随着经济的快速发展，化工行业也迎来了快速发展的时机，与之而来的是生产中产生的各种有毒有害的废气污染物，这些污染物严重危险了人们的身心健康，对于接触到化学物品的企业人员，他们无疑是直接的受害者。因此，对于存在有毒有害气体的场所，佩戴可靠的防毒面具是至关重要的。本文针对防毒面具中，最关键的滤毒罐有效防护时间进行探讨，为防毒面具的设计和使用提供理论基础和技术支撑。
关键词：防毒面具；滤毒罐；防护时间
通常防毒面具主要由三部分组成：滤毒罐、导气管和面罩，其中滤毒罐是防毒面具的关键部件。目前滤毒罐依据其材质的不同分为三大系列:铁罐、铝罐和塑料罐。依据装填工艺的不同可制成防护不同毒剂种类的小型、中型铁罐滤毒罐，可与头盔式面罩、导气管连接使用。小型滤毒罐由于佩戴轻便的要求，采用铝质材料滚压而成，其表面经过钝化处理，可避免氧化生锈，与大视野面罩直接连接使用。塑料罐直接注塑而成，依据防护范围的不同分为防护有毒气体及防护有害气溶胶两种，具有携带轻便的特点，直接与头盔式和头带式面罩连接使用，无须与导气管连接。
一、防毒面具滤毒罐的原理
1.吸附剂层的防毒原理
防毒面具的吸附剂层，采用的是载有催化剂或化学吸着剂的活性炭。这种活性炭通常称为浸渍活性炭或浸渍炭，或称为防毒炭或催化炭。浸渍活性炭通过如下3种作用来达到防毒目的。
（1）物理吸附作用。物理吸附是由吸附质与吸附剂分子间的力相互吸引发生的，被吸附分子保持着原来的化学性质，无选择性，吸附和脱附速度较快，例如，活性炭对沙林、芥子气、氯等毒剂蒸汽就是物理吸附作用。
（2）化学吸附作用。化学吸附是由吸附质与吸附剂分子之间以类似化学链的力相吸发生的，吸附质与吸附剂形成表面化合物，有选择性，通常不可逆。
（3）催化作用。催化作用是指某些难被物理吸附和化学吸附的有毒蒸汽，采用催化剂使之发生催化反应，可以显著提高化学反应速度。浸渍炭上发生的催化反应，主要是空气中的氧和水，在催化剂的作用下，与毒剂发生反应。
2.过滤层的防毒原理
过滤层是专门用来过滤有害气溶胶的。毒烟(固体微粒)、毒雾(液体微粒)、放射性灰尘和含细菌、病毒的微粒等，称为有害气溶胶。过滤层对有害气溶胶的过滤过程与气溶胶微粒的化学性质关系不大，主要与其物理性质、运动特性有关。
目前常用的玻璃纤维过滤层是由许多层纵横交错的纤维网格组成，气溶胶微粒通过时，总有机会接触到纤维而被阻留。
二、影响防毒面具滤毒罐有效防护时间的因素
滤毒罐之所以能够起到这么关键的作用，主要是因为里面的活性炭起到了很大的物理吸附作用，活性炭的化学层分解、中和和催化作用，使有毒气体截留，从而实现了防毒面具的防护作用。对此，影响防毒面具滤毒罐有效防护时间的因素跟活性炭息息相关，具体分析如下：
1.活性炭的性质
滤毒罐里的活性炭主要是以优质煤或果壳为原料，具有一定的机械强度和高度发达的孔隙结构，能够产生极大的吸附作用，活性炭的孔隙系统呈多分散分布，包含微孔、中孔、大孔，但由于活性炭很容易受到干扰，导致活性炭的吸附能力也受到一定的影响，通常活性炭的防护时间可以用麦克林伯格方程表达：
θ=a0(H-h)/c0V
式中：θ——防护时间，min
a0——活性炭吸附容量，mg/cm3
c0——毒气浓度，mg/L
V——气流比速，L/(min•cm2)
H——炭层厚度，cm
h——无效层厚度，cm
从公式可以看出，活性炭吸附能力跟毒气浓度、气流比速有关，要想提高活性炭的吸附能力，延长防护时间，就要使活性炭的碳层厚度加厚，扩大活性炭的吸附容量，减少毒气的浓度和气流比速。
2.影响活性炭吸附的因素
（1）有毒气体的化学性质由于各种型号的滤毒罐内装填的药剂不同，所以对于防护不同有毒气体的能力和有效防护时间有着很大的差异。如滤毒罐可以对苯等有机蒸气有很好的防护作用，而对氢氰酸几乎没有防护作用，所以在有毒的环境中使用面具必须弄清楚毒剂的性质。
（2）毒气浓度的影响
活性炭吸附能力其实分布不均匀的，通常对于浓度较低的毒气或者分子，吸附的时间较长，对于浓度极高的毒气，防护时间较短，通常防毒面具使用者所处的工作环境对活性炭的要求极高，一般污染浓度较低的工作环境，工作者就可以佩戴防毒面具时间长，相反要佩戴时间段，勤更换，所以要想提高防毒面具滤毒罐的防护时间，首先要对工作环境的污染毒性浓度进行测量，然后根据要求合理安排防毒面具滤毒盒的佩戴时间长短，才能保证防毒面具的有效防护。
（3）呼吸量的影响
从以上的公式可以看出气流量与防护时间是成反比的，流量越大，防护时间越短，气流量主要跟工作人员的呼吸量有关，由于工作人员的肺活量和劳动强度的差异性，导致同一的防毒面具产生的防护时间也是有差距的。对此，在对实际防护时间的把控上，不仅要考虑环境的影响，还要考虑每个人身体状况的差异和工种的不同，对使用者进行必要的职业卫生培训，并对每个人进行肺活量制定，对劳动强度不同的工种要区别对待，使活性炭的防护时间能够因人而异的产生同样的防护作用，提高防毒面具滤毒罐活性炭的利用率。
（4）装填层的湿度与空气的湿度
湿度对装填层防毒能力的影响主要表现在装填层本身吸湿的影响。因为空气的湿度与装填层的吸湿平衡比较慢，所以空气的湿度对防毒能力的影响没有装填层本身的吸湿影响明显，因此防毒面具在保管过程中应注意防潮。
（5）温度
温度对装填层的影响，随毒剂的种类而不同。对于物理吸附的毒剂，防毒能力随着温度的降低而增大。因为温度低时防毒炭对毒剂的吸附能力增强，因此，滤毒罐对这类有害气体的防毒能力，冬季要比夏季长。但是有些毒剂随着温度的下降，防毒能力也随之下降，如对氯化氰的防护，主要是靠催化作用进行的，而催化作用是随着温度的下降而下降的。
建议：
1.由于滤毒罐有一定的贮存有效期，建议使用者购买时，要认准出厂日期，使用时间与出厂日期越近越好。
2.建议使用者做好滤毒罐是否失效的鉴定工作。如前所述，影响滤毒罐滤毒能力的因素是十分复杂的，因而确定滤毒罐的有效防护时间应因不同情况而定，不能一概而论。为确保安全，在滤毒罐使用一定次数或一定时间后，要经常检查滤毒罐是否失效，检查方法如下:
（1）将有强烈刺激气味的液体(如陈醋、氨水、氯化苦等)倒人烧杯中，然后佩戴好防毒面具，将滤毒罐进气孔对准烧杯口，若能微微闻到气味，说明滤毒罐已失效，应放弃使用;如闻不到气味，说明性能良好，可继续使用。
（2）在1000mL的三角瓶中先放人湿沙，再放一片AIP，瓶口与滤毒罐进气孔连接、密合，滤毒罐出气孔与50mL注射器连接，用注射器抽得的气体喷在浸渍有5%一10%AgN03的试纸上或PH3检定管内，若变色，说明滤毒罐已失效。若不变色，滤毒罐仍可继续使用。
结语：
过滤式防毒面具宜在处理事故或在有毒有害的场所中使用。当空气中有毒气体的浓度大于2%、氧气含量低于18%或在槽、罐等密闭的容器中工作时，建议使用长管式面具。严格控制活性炭的制备条件和装填工序，保证产品的质量，同时还要对每个人进行肺活量制定，进行有效的区别对待，正确的估算实际情况的防护时间。
参考文献：
[1]李楠，王喜芹.外军防毒面具滤毒罐中三乙胺和二乙胺释放量研究[C].公共安全中的化学问题研究进展（第二卷），2011.
[2]马兰，周朝华，严春晓.吸附水对滤毒罐防毒时间的影响研究[C].公共安全中的化学问题研究进展（第二卷），2011.