濕度對ASZM型浸漬炭氯化氰防護時間影響研究

劉 力， 周曉東， 張素紅， 魏學青

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

近年來，在船舶、潛艇等領域，急需能在相對濕度為95%條件下具有綜合防護能力的防護產品，因國內至今尚未研究過AC、ASZM等型號綜合類防護產品在相對濕度為95%下的防毒能力，目前在高濕下尚無合適的防護產品。

本文主要研究了ASZM型浸漬炭在不同濕度條件下對氯化氰的防護性能，為研制在高、低等濕度下具有綜合防護能力的產品提供技術支持和服務，以及為氯化氰防護性能測試標準修訂提供技術依據。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

主要儀器: 氯化氰防毒時間測定裝置，山西新華化工有限責任公司；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標準溶液；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 試驗條件

依據GJB 1468A對浸漬炭進行預處理，選取粒徑為1.00 mm～1.25 mm的浸漬炭為研究對象，然后依據如下條件開展實驗[1]：

1) 氯化氰測試質量濃度：(9.0±0.9)mg/L；

2) 實驗溫度：(20±0.5)℃；

3) 空氣相對濕度：5%～95%；

4) 炭層高度：2 cm；

5) 氣流比速：0.25 L/min·cm2。

1.3 實驗結果

依照上述實驗條件及根據GJB 1468A標準要求，開展了空氣相對濕度5%～90% RH條件下，濕度對ASZM型浸漬炭氯化氰防護時間影響研究，結果如第104頁表1、圖1所示。

由圖1、表1可以看出，在同一溫度下，ASZM型浸漬炭對氯化氰防護時間隨濕度的增大而延長，并成線性關系，關系式為式(1)。

QS=0.014S+28.591

(1)

式中：QS為濕度為S時的防護時間,min；S為相對濕度,%。

如將RH50%或RH80%定為標準濕度，則，RH50%時，關系式為式(2)。

Q50=QS-0.014S+0.7

(2)

RH80%時，關系式為式(3)。

Q80=QS-0.014S+1.125

(3)

式中：Q80為在濕度為80時的防護時間；Q50為在濕度為50時的防護時間；QS為在濕度為S時的防護時間。

表1 濕度對ASZM型浸漬炭氯化氰防護時間影響

圖1 濕度對ASZM型浸漬炭氯化氰防護時間影響關系圖

2 不確定度評定

2.1 樣品稱量引入的不確定度u1

每次實驗量為4.315 g，則引入的相對不確定度為：

u1=8.66 mg/4 315 mg×100%=0.20%

2.2 重復測量引入的不確定度

本次實驗中當濕度為RH5%時，樣本標準偏差為S1=0.817 569%；RH20%時為：S2=0.736 496%；RH30%時為：S3=0.821 276%；RH40%時為：S4=1.032 211%；RH48%時為：S5=0.778 477%；RH60%時為：S6=0.708 726%；RH70%時為：S7=0.768 233%；RH80%時為：S8=0.838 749%；RH80%時為：S9=0.971 462%。

合并樣本偏差為式(4)。

(4)

則重復測量引入的不確定度u2為式(5)。

(5)

2.3 溫度引入的不確定度u3

2.3.1 溫度計引入的不確定度u31

2.3.2 環境溫度變化引入的不確定度u31

溫度變化對防護時間的影響符合式(6)要求。

Q20=Qt[1-0.02×(t-20)]

(6)

式中：Q20為換算至20 ℃下的防護時間，min；Qt為在t℃下的防護時間，min；t為實驗溫度，℃。

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 流量計引入的不確定度u4

2.5 氯化氰濃度引入的標準不確定度u5

氯化氰濃度的測量，采用化學滴定法測量，濃度測量主要引入的不確定度來源于化學吸收和轉移過程以及滴定。

2.5.1 吸收和轉移引入的標準不確定度u51

2.5.2 滴定過程引入的標準不確定度u52

在滴定過程中主要引入的不確定度來源于硝酸銀標準溶液、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準不確定度u52為：

氯化氰濃度引入的標準不確定度u5為：

2.6 合成不確定度評定

因炭催化劑質量、實驗溫度、空氣流量、氯化氰濃度測定等各分量間不相關，則：

=2.8%

2.7 擴展不確定度

取k=2，則U=k×uc=2×2.8%=5.6%。

3 結論

1) 通過空氣濕度對ASZM型浸漬炭氯化氰防護時間的影響研究發現，在相對空氣為5%～90%時，隨濕度的提升，氯化氰防護時間也隨之增加。

如將RH50%或RH80%定為標準濕度，則，

RH50%時，關系式為式(7)。

Q50=QS-0.014S+0.7

(7)

RH80%時，關系式為式(8)。

Q80=QS-0.014S+1.125

(8)

2) 經不確定度評定，經Q50=QS-0.014S+0.7或Q80=QS-0.014S+1.125公式修正后的測量結果的擴展不確定度為U=6%(k=2)。

3) 依據GJB 1468A標準，浸漬炭對氯化氰的防護時間需進行溫度修正。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，即在相對濕度為75%條件下，溫度在15 ℃～25 ℃時，公式為式(9)。

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

(9)

溫度在25 ℃～30 ℃時，公式為式(10)。

(10)

所以，ASZM型浸漬炭溫、濕度對氯化氰防護時間影響應遵循如下公式：

a) 如50%為標準相對濕度時，在實驗溫度為15 ℃～25 ℃時防護時間修正公式如下：

Q20=(QS-0.014S+0.7)·[1-0.02(t-20)]

在實驗溫度25 ℃～30 ℃時，防護時間修正公式為：

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

b) 如80%為標準相對濕度時，在實驗溫度為15 ℃～25 ℃時，防護時間修正公式為：

Q20=(QS-0.014S+1.125)·[1-0.02(t-20)]

在實驗溫度25 ℃～30 ℃時，防護時間修正公式為：

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