Контрольная работа: Современные инженерно-технические средства безопасности
Хроматографический анализ нитрильных соединений проводят также на приборе ЛХМ-80. При аналогичных условиях хроматографирования методом ГЖХ с использованием колонки, заполненной силикохромом-120 с жидкой фазой 1, 2, 3-цианэтоксипро-паном в количестве 30 %.
Содержание водорода и оксида углерода можно определять на переносном хроматографе "газохром-3101" методом газоадсорбционной хроматографии на 1-й колонке, заполненной активированным углем АГ-3 при комнатной температуре и скорости элюации газа-носителя 80 мл/мин.
Диоксид углерода выявляют газоадсорбционной хроматографией на приборе ЛХМ-8-МЦ с детектором по теплопроводности (катарометром) на колонке длиной 1м внутренним диаметром 3 мм, заполненной силикагелем марки КСК, при следующих условиях хроматографирования:
• температура термостата колонок 50 °С,
• ток нитей катарометра 150 мА,
• скорость газа-носителя (Не) 100 мл/мин.
Исследование состава газовых выделений при термообработке волокна
В результате термообработки образец подвергается воздействию разных факторов: от теплового расширения (20-70 °С) и высокоэластичной деформации (70-170 °С), сопровождаемой потерей адсорбированной влаги, до сложных химических превращений (170-220 °С) и циклизации (270-320 °С) с образованием гексагональных углеродных слоев, сопровождающихся выделением газообразных и смолистых веществ.
На первом этапе изучают зависимость десорбции влаги с образцов волокна от температуры и времени обработки.
Для исследования навеску волокна в количестве 4-5 г помещают в реактор. Скорость поступления азота в реактор постоянна: 0,3 л/мин. Подъем температуры в реакторе 40 °С/мин.
При 120 °С осуществляется 1-ч выдержка образца. По убыли массы образца навески при достижении ее постоянства определяют количество, % (по массе), сорбированной волокном влаги. Обычно оно < 5 %.
При изучении динамики выделения газообразных и смолистых веществ, проведя термоокислительную деструкцию, навеску волокна помещают в реактор, продуваемый воздухом со скоростью 0,3 л/мин.
Подъем температуры в реакторе соответствует ее подъему по зонам СКГ.
Количественное содержание смолистых веществ при исследовании динамики выделения определяют весовым методом.
Для исследования динамики выделения газообразных продуктов отбирают газовые пробы в поглотители Петри, заполненные поглотительной смесью.
Производится непрерывный отбор газовой фазы с разделением всего газового объема на фракции, соответствующие временным интервалам подъема температуры в зоне нагрева образца. Содержание нитрилов на порядок превышает количество цианида водорода и аммиака.
В нитрильных соединениях хроматотрафически идентифицированы нитрилакриловая кислота, ацетонитрил, пропионитрил, бутиронитрил, винилацетонитрил. Хроматограмма газовой смеси показывает содержание ацетонитрила 3,4 г/м3 в газовой смеси и бутиронитрила в концентрации < 0,6 г/м3 в три раза ниже ПДК.
В газовой фазе присутствует также большая группа углеводородов C1 -C3 . Их количественное содержание представлено в таблице 1, из которой следует, что в течение всего периода обработки волокна концентрация углеводородов изменяется в зависимости от температуры обработки и максимум выделений соответствует 230-280 °С. Углеводороды являются основными продуктами, содержащимися в газовой фазе, после нитрилов.
Таблица 1. Концентрация соединений, выделяемых при карбонизации волокна, в зависимости от температуры обработки (расход воздуха 0,3 л/мин)
| Температурный интервал, °С | Концентрация, г/м3 | ||||||
| цианида водорода | нитрилов | аммиака | ацетона | метана | С2 | Сз | |
| 20-230 | 0,0015 | 0,301 | 0,268 | 3,80 | 1,28 | 4,33 | 1,35 |
| 230-280 | 3,777 | 40,0 | 3,515 | 0,80 | 2,75 | 5,64 | 0,78 |
| 280-330 | 0,875 | 20,0 | 0,293 | 0,40 | 1,56 | 2,47 | 0,38 |
| 330-20 | 0,070 | 1,15 | 0,640 | - | - | - | - |
| ПДК | 3-10-4 | 5-10-4 | 2-10-2 | 0,2 | 0,3 | 0,3 | 0,3 |
В таблице 1 приведены основные компоненты и их количества, мг, выделенные из 1 г обработанного волокна (уменьшение массы образца в процессе термообработки 55-58 %): аммиак 5, ацетон + ацетальдегид 5, водород 10, диоксид углерода 150, оксид углерода 140, углеводороды C1 -Сз 10, цианид водорода 3, нитрилы 55, сумма смолистых 70, влага 100.
Отбор проводится обычно при работе агрегата СКГ в стационарном режиме. Согласно таблице 2 при обработке волокна с большей плотностью (650 г/м3 ) в отходящих газах наблюдается повышение содержания нитрилов и уменьшение содержания аммиака. Это различие данных анализа может объясняться неодинаковой скоростью протяжки волокна и его толщиной.
2. – Содержание вредных веществ в газоходе от агрегата СКГ перед и после печи дожига
|
Место отбора пробы | Концентрация, мг/м3 | ||||||||
| цианида водорода | нитрилов | аммиака | |||||||
| До печи дожита | 18,3 | 19 | 40 | 4,33 | 470 | 280 | 34,0 | 523,0 | 321,0 |
| После печи дожита | 5,04 | 6,75 | 9,0 | 73,8 | 25,2 | 34,2 | Н/о | 65,2 | 20,7 |
| ПДК после разбавления (эжект.) | 0,56 | 0,75 | 1,0 | 8,2 | 2,8 | 3,8 | Н/о | 7,25 | 2,3 |
Н/о – не обнаружено.
Эффективность обезвреживания летучих продуктов в печи дожига может составлять в среднем, %: цианида водорода 72, нитрилов 89, аммиака 93.
Карбонизированное ПАН-волокно представляет собой термо-окисленное полиакрилонитрильное ПАН-волокно, прошедшее стадию обработки на воздухе при 250 °С с последующей карбонизацией при 900-1000 °С в токе азота.
В процессе окисления ПАН выделяются аммиак и синильная кислота.
При карбонизации летучими продуктами термического распада являются водород, углеводороды, оксиды углерода, аммиак и цианид водорода.