Phương pháp tạo bụi rắn ổn định cao từ muối NaCl thiết bị tạo bụi rắn DG-NaCl 02 trong đánh giá hiệu quả lọc bụi rắn của các thiết bị lọc bụi và phương tiện bảo vệ cơ quan hô hấp lọc bụi

190 Tạp chí Hóa học, T. 44 (2), Tr. 190 - 194, 2006 PHƯƠNG PHáP TạO BụI RắN ổN ĐịNH CAO Từ MUốI NaCl THIếT Bị TạO BụI RắN DG-NaCl 02 TRONG ĐáNH GIá HIệU QUả LọC BụI RắN CủA CáC THIếT Bị LọC BụI Và PHƯƠNG TIệN BảO Vệ CƠ QUAN HÔ HấP LọC BụI Đến Tòa soạn 25-3-2005 Đặng Quốc Nam, Trần Thanh Hơng, Nguyễn Thị Thuý Hằng Viện nghiên cứu KHKT Bảo hộ lao động Summary The article mentions about the method and the solid dust generator DG-NaCl 02 that have been researched and assembled by the National Institute for Labour Protection (NILP). This equipment can generate more than 109 particles/cm3 of solid dust with the size of less than 1àm from NaCl, in which have 2.1010 particles/cm3 within the range of 0.3 - 0.5 àm. The advantages of this equipment are stable work; simple in operation and it can easily be satisfied the requirement of effective assessment for the filters. I - Đặt vấn đề Để kiểm tra chất lợng của các tấm lọc bụi công nghiệp cũng nh các loại phơng tiện bảo vệ cơ quan hô hấp lọc bụi, ngời ta phải sử dụng nguồn bụi có kích thớc động học 0,6 àm v1 dòng khí mang bụi có nồng độ ổn định. Có nhiều phơng pháp tạo bụi mịn nh phơng pháp ngng tụ hơi chất lỏng, phơng pháp phun sơng chất lỏng nóng, phun sơng chất lỏng nguội trong việc tạo dòng sơng bụi lỏng. Đáp ứng yêu cầu bảo vệ sức khỏe ngời lao động v1 bảo vệ môi trờng, đặc biệt trong việc chống các bệnh bụi phổi, việc tạo dòng khí mang bụi rắn có một ý nghĩa to lớn. Nhiều hDng trên thế giới đD sản xuất các loại thiết bị tạo bụi rắn khác nhau với những nguyên lý khác nhau, song nguyên lý tạo bụi bằng cách phun dung dịch của các chất ho1 tan trong nớc hoặc trong dung môi hữu cơ thờng đợc áp dụng hơn cả. Bằng việc phun sơng dung dịch đó v1 sau đó l1m bay hơi dung môi của các giọt sơng lỏng, chúng ta có thể thu đợc bụi mịn của các chất tan đó. Phơng pháp có thể tạo ra các bụi rắn cũng nh bụi lỏng mịn, kích thớc của hạt bụi đó có thể thay đổi dễ d1ng nhờ việc thay đổi nồng độ của chất tan trong dung dịch. Việc phun sơng lỏng đợc thực hiện nhờ các bộ phun sơng khác nhau nh Collison, La Mer, De-Vilbis.... Nhiều nghiên cứu cho thấy kích thớc hạt bụi tạo ra có thể bị thay đổi khi nồng độ chất tan trong dung dịch cũng nh lợng dung dịch trong buồng phun sơng bị thay đổi. B1i viết n1y giới thiệu phơng pháp tạo bụi rắn từ dung dịch muối NaCl v1 biện pháp đợc áp dụng trong chế tạo thiết bị tạo bụi rắn DG-NaCl 02 do Viện nghiên cứu KHKT bảo hộ lao động thực hiện. II - Phơng pháp nghiên cứu - Tham khảo t1i liệu; - Thực nghiệm trong phòng thí nghiệm để lựa chọn điều kiện v1 thiết bị; - Đánh giá kết quả bằng so sánh kết quả nghiên cứu với các số liệu đD công bố trong v1 ngo1i nớc. 191 Máy nén khí Bộ phận l1m lạnh Bộ tinh lọc lần 1 Bộ phận tạo ẩm Lu tốc kế khí Buồng trộn tạo sol khí thử Máy đếm hạt Bộ lọc sơ cấp Bộ phận điều chỉ nhiệt độ Bộ tinh lọc lần 2 Lu tốc kế khí áp kế Đầu phun Bình tạo sol khí NaCl Bơm cấp dung dịch Máy đo độ ẩm Bộ phận sấy khô III - Nội dung nghiên cứu 1. Các thiết bị áp dụng nghiên cứu Trong nghiên cứu, các tác giả đD sử dụng các thiết bị sau: - Bơm dung dịch Masterflex với ống bơm bằng silicon. - Bộ phun sơng Collison, dung tích 100 ml. - Thiết bị phân tích hạt bụi "Filter-check" SubMicron Aerosol Spectrometer, Model 7.309 của hDng Grimm, Cộng ho1 Liên bang Đức. Thiết bị phân tích có thể kết nối với máy tính v1 phân tích số hạt theo 12 dải từ 0,26 đến > 2 àm. 2. Thiết bị tạo bụi rắn DG-NaCl 02 Thiết bị tạo bụi rắn DG-NaCl 02 gồm bộ cấp dung dịch NaCl, bộ phun sơng Collison v1 bộ sấy khô. Không khí sạch đợc cấp v1o thiết bị tạo bụi rắn nhờ một hệ thống máy nén khí v1 bộ l1m khô, l1m sạch bụi môi trờng khỏi các hạt có kích thớc nhỏ hơn 0,1 àm. Sơ đồ nguyên lý của thiết bị v1 dạng thiết bị tạo bụi rắn DG- NaCl 02 đợc dẫn ra trong hình 1 v1 hình 2. Hình 1: Sơ đồ nguyên lý của thiết bị tạo bụi rắn DG-NaCl 02 Hình 2: Thiết bị tạo bụi rắn DG-NaCl 02 192 Kết quả nghiên cứu mức ổn định của thiết bị tạo bụi rắn DG-NaCl 02 v1 xác định th1nh phần phân tán của bụi đợc tạo ra trên thiết bị ở lu lợng dòng khí 95l/ph đợc dẫn ra trong bảng 1 v1 hình 3. Thiết bị tạo bụi rắn DG NaCl-02 hoạt động ổn định trong thời gian d1i với mức dao động tổng số hạt bụi không quá 2,17%, th1nh phần bụi khá ổn định với trên 109 hạt/cm3 có kích thớc nhỏ hơn 1àm, trong đó có 2.1010 hạt/cm3 có kích thớc 0,3 - 0,5 àm. Đối chiếu với thiết bị tạo bụi của DEHS (Khoa sức khoẻ v1 an to1n môi trờng của trờng Đại học tổng hợp Minnesota) đợc sử dụng để đánh giá hiệu quả lọc bụi của các loại tấm lọc đợc dẫn trong bảng 2 cho thấy: - Tổng số hạt bụi cũng nh số hạt bụi của các phân đoạn kích thớc khác nhau phát ra từ thiết bị DG-NaCl 02 lớn hơn số hạt bụi phát ra từ thiết bị DEHS. Bảng 1: Số liệu nghiên cứu sự ổn định của thiết bị tạo bụi hô hấp Đơn vị: Số hạt/cm3 STT Dải hạt bụi, àm Lần đo 1 Lần đo 2 Lần đo 3 Lần đo 4 1 0,26 - 0,30 7178989568 7348757504 7474515456 7760851968 2 0,30 - 0,35 9421673472 9643440128 9811606528 10211253248 3 0,35 - 0,40 5090188288 5209189888 5269357568 5433116160 4 0,40 - 0,45 3621505024 3736647680 3811904512 3968868352 5 0,45 - 0,50 1171314432 1186156544 1198581760 1222258944 6 0,50 - 0,60 773441920 768811904 764960384 760379840 7 0,60 - 0,70 552168704 543789696 536971200 524869536 8 0,70 - 0,80 553277760 543653248 537359936 527167520 9 0,80 - 1,00 479981888 451155456 427730976 382285952 1 0,26 - 0,30 7258374656 7161278464 7032579584 7119952896 2 0,30 - 0,35 9556315136 9413175296 9227917312 9340194816 3 0,35 - 0,40 5166519808 5109812736 5027701248 5095556096 4 0,40 - 0,45 3708737024 3636242432 3566028800 3617659392 5 0,45 - 0,50 1173843456 1157821184 1143737344 1148623872 6 0,50 - 0,60 761529088 765195968 764630976 763108672 7 0,60 - 0,70 538419392 546927232 548846400 546572672 8 0,70 - 0,80 539278912 546598016 548985536 545947712 9 0,80 - 1,00 449412928 481433088 496757952 485550336 Bảng 2: So sánh lợng bụi phát ra từ thiết bị tạo bụi DG-NaCl 02 Nồng độ hạt bụi, số hạt/cm3 STT Kích thớc hạt, àm Thiết bị DEHS DG-NaCl 02 1 Tổng cộng >106 > 108 2 0,2 2.107 7.109 3 0,5 5.107 7.108 4 1,0 1.106 5.108 5 0,3 - 0,5 1,5.107 2.1010 6 0,5 - 1,0 8.106 2.109 193 Hình 3: Tỷ lệ số hạt bụi theo kích thớc - Thiết bị DG-NaCl 02 đáp ứng tốt cho việc đánh giá hiệu quả lọc bụi của các phơng tiện bảo vệ cơ quan hô hấp lọc bụi theo tiêu chuẩn Châu Âu EN 143: 1990. - Ngo1i ra, thiết bị DG-NaCl 02 cũng đáp ứng tốt cho việc đánh giá hiệu quả lọc bụi rắn của các tấm lọc bụi công nghiệp theo tiêu chuẩn Châu Âu EN 779: 1993. Kết quả đánh giá so sánh hiệu quả lọc bụi của các hộp lọc bụi v1 khẩu trang lọc bụi của hDng Shigematsu (Nhật Bản) đợc dẫn ra trong bảng 3. Bảng 3: Kết quả đánh giá so sánh hiệu quả lọc bụi Hiệu quả lọc bụi, % Theo sơng dầu DOP Theo bụi rắn DG-NaCl 02 STT Đối tợng thử nghiệm HDng Shigematsu (Nhật Bản) Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 1 Mẫu 2 1 Tấm lọc RU1H Gần 98 98,7 98,6 99,3 98,9 2 Hộp lọc L1H Gần 98 99,8 99,8 94,12 95,9 3 Khẩu trang DDR-11 96 hoặc cao hơn 83,3 84,0 98,3 97,8 3. Hiệu quả lọc bụi của một số ph-ơng tiện bảo vệ cơ quan hô hấp trên thị tr-ờng Việt Nam Theo tiêu chuẩn Châu Âu En-143: 1990, việc đánh giá hiệu quả lọc bụi của các khẩu trang v1 bán mặt nạ lọc bụi công nghiệp đợc tiến h1nh khá nghiêm ngặt ở lu lợng dòng khí thử nghiệm tới 95 l/phút. Trong khi đó các khẩu trang v1 bán mặt nạ lọc bụi của Nhật Bản đợc đánh giá ở điều kiện nhẹ nh1ng hơn, ở lu lợng dòng khí thử nghiệm 30 l/phút. Trong nghiên cứu n1y, chúng tôi tiến h1nh đánh giá hộp lọc bụi của các bán mặt nạ v1 khẩu trang lọc bụi ở lu lợng dòng khí thử nghiệm 30 l/phút. Kết quả đánh giá đợc dẫn ra trong bảng 4. 0 5 10 15 20 25 30 35 0 0,5 1 1,5 2 2,5 Kích thớc, àm Tỷ lệ, % 194 Bảng 4: Kết quả đánh giá hiệu quả lọc bụi của một số khẩu trang khẩu trang v1 bán mặt nạ lọc bụi Hiệu quả lọc bụi, % STT Loại tấm lọc, bán mặt nạ, khẩu trang Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Mẫu 4 1 PB-825 33,49 88,22* 44,78 29,48 2 KB-821 20,26* 8,86** 10,46** 25,38*** 3 CB-823 71,69 77,37 70,85 77,62 4 3L-TU-3 18,87 13,79 16,97 14,36 5 N-95 99,93 99,23 99,87 99,82 6 FMDL 94,73* 5,57 2,49 1,25 7 Neomask 1,53* - - - Ghi chú: a. Mẫu đFợc thử nghiệm trong điều kiện sau: Độ ẩm dòng khí 40%; Nhiệt độ dòng khí 27oC; Lu lợng dòng khí 30 lít/phút. b. Ký hiệu: *Tấm lọc thay thế; **Mẫu đợc kẹp ở phần biên; ***Mẫu đợc kẹp sâu v1o phần tấm lọc chính. c. Mẫu N-95 l1 mẫu khẩu trang của Hoa Kỳ. Theo tiêu chuẩn Hoa kỳ, ký hiệu N- 95 có nghĩa mẫu đợc thử nghiệm ở lu lợng dòng khí 95 l/phút đạt hiệu quả lọc lớn hơn 95%. Kết quả ở bảng 4 cho thấy, - Phần lớn các PTBVCQHH lu h1nh trên thị trờng trong nớc có hiệu quả lọc bụi thấp. - Kết cấu của các PTBVCQHH đợc lu h1nh trên thị trờng không hợp lý. Điều đó thể hiện ở chỗ l1 mặc dù vật liệu lọc bụi đợc sử dụng trong phơng tiện bảo vệ l1 loại có chất lợng cao song hiệu quả bảo vệ của to1n bộ phơng tiện lại rất thấp (mẫu PB-825, KB-821, FMDL...). IV - Kết luận Thiết bị tạo bụi rắn DG-NaCl 02 tạo dòng bụi có nồng độ ổn định cao, thoả mDn yêu cầu của tiêu chuẩn Châu Âu EN 143: 1990 trong đánh giá chất lợng của các PTBVCQHH, đồng thời cũng thỏa mDn yêu cầu của tiêu chuẩn Châu Âu EN 779: 1993 trong đánh giá chất lợng của các tấm lọc bụi công nghiệp. Sử dụng thiết bị DG- NaCl 02 trong việc đánh giá thử nghiệm chất lợng lọc bụi của các PTBVCQHH lọc bụi cho thấy phần lớn khẩu trang v1 bán mặt nạ lọc bụi lu h1nh trên thị trờng trong nớc có hiệu quả lọc bụi thấp, chất lợng v1 kết cấu không đảm bảo bảo vệ sức khỏe ngời lao động. Việc sử dụng thiết bị tạo bụi rắn DG- NaCl 02 tạo điều kiện thuận lợi cho việc lựa chọn vật liệu lọc bụi có chất lợng cũng nh kiểm soát chất lợng của các PTBVCQHH lọc bụi, góp phần bảo vệ sức khoẻ ngời lao động v1 bảo vệ môi trờng. Để bảo vệ sức khỏe ngời lao động, phòng chống có hiệu quả các bệnh bụi phổi, các cơ quan chức năng cần nghiên cứu v1 ban h1nh các văn bản pháp quy nhằm bảo đảm chất lợng v1 hiệu quả bảo vệ của các PTBVCQHH nói riêng v1 PTBV cá nhân nói chung. Ngời sử dụng lao động v1 ngời lao động cần lựa chọn v1 sử dụng đúng các PTBVCQHH, trong đó cần chú ý tới hiệu quả bảo vệ của phơng tiện bảo vệ đó. T/i liệu tham khảo 1. Y. H. Benjamin, K. W. Lee. Am. Ind. Hyg. Assoc. J., Vol. 36, P. 861 (1975). 2. Nancy J. Bollinger, Robert H. Schutz, NIOSH guide to industrial respiratory protection (1987). 3. Encyclopedia of Chemical technology. Interscience Pub., New York, P. 457, Vol. 7 (1965). 4. Filtration Efficiency Testing, Nguồn Internet, ( 5. A. P. Klimenko. Các phơng pháp v1 thiết bị đo nồng độ bụi, Nxb. Hóa học, Matxcơva, 1978 (tiếng Nga). 6. W. J. Kowalski, W. P. Bahnfleth. Filtration of airborne microorganisms: Modeling and Prediction, Nguồn Internet. 7. R. E. Van Grieken, J. J. La Brecque. Trace analysis of environment samples by X-Ray emission spectroscopy, Trace Anal., 4, P. 101 - 183 (1985). 195