Bộ lọc của Bán mặt nạ phòng độc khi làm việc trong môi trường ô nhiễm độc hại

Bộ lọc của Bán mặt nạ phòng độc, lọc hơi khí độc bảo vệ hô hấp người lao động khi làm việc trong môi trường ô nhiễm hơi khí hóa chất độc hại.

Bộ lọc quyết định khả năng lọc của phương tiện bảo vệ hô hấp. Do môi trường làm việc có thể bị ô nhiễm nhiều loại hơi, khí độc hại, tính chất lý hóa của chúng khác nhau vì vậy người ta sử dụng vật liệu lọc khác nhau trong các bộ lọc.

Theo quy ước khả năng lọc của bộ lọc được phân biệt theo ký hiệu màu sắc và chữ viết. Như vậy để bộ lọc phát huy tác dụng, người sử dụng trước hết phải biết môi trường ô nhiễm có hóa chất độc hại gì: hữu cơ, axit, amoniac, hơi thủy ngân,.... Mặt khác, khi chọn bộ lọc cũng phải biết trở lực hô hấp và thời gian có tác dụng của bộ lọc ấy.

1- Cấu tạo bộ lọc của BMN?

Bộ lọc của bán mặt nạ (BMN) là các hộp lọc có hình dạng một khối trụ tròn bằng nhựa hoặc kim loại đường kính 7-10cm, cao 2 – 4cm với dung tích 50 – 200cm3 phía trong chứa đầy vật liệu lọc.

Vật liệu lọc trong hộp lọc phải đạt tiêu chuẩn chất lượng vật liệu lọc dùng cho phương tiện bảo vệ hô hấp. Các loại vật liệu này vừa đảm bảo yêu cầu với dung tích nhỏ của hộp lọc nhưng vẫn đáp ứng thời gian lọc dài theo quy định, mặt khác chúng phải đáp ứng yêu cầu an toàn , vệ sinh cho cơ quan hô hấp.

2- Vật liệu lọc sử dụng trong bộ lọc của BMN?

Thành phần chủ chốt của vật liệu lọc là than hoạt tính ( chính xác là than hoạt tính dùng cho PTBV hô hấp) nhưng người ta phải “tẩm” thêm hóa chất thích hợp để lọc được hơi khí độc hại khác nhau. Quá trình lọc vật lý, lọc hóa học trong bộ lọc diễn ra phản ứng hấp phụ hoặc hấp thụ để không khí vào cơ thể là không khí sạch. Người ta cũng có thể bổ sung thêm cả chất xúc tác trong bộ lọc để than hoạt tính có thể hấp phụ được hơi khí độc dễ dàng hơn.
.
Ở đây chúng tôi nhấn mạnh than hoạt tính xử dụng trong bộ lọc là loại đã được xử lý kỹ thuật để sử dụng cho phương tiện bảo vệ hô hấp. Giá thành loại vật liệu này cao gấp nhiều lần than hoạt tính sử dụng cho mục đích khác. Mặt khác vật liệu lọc phải được lắp đặt theo đúng quy trình kỹ thuật mới phát huy hiệu quả lọc của chúng.

3- Than hoạt tính trong hộp lọc có đặc điểm gì?

Trên thị trường hiện có các loại than hoạt tính giá 1kg chỉ vài chục ngàn đồng , trong khi đó giá vật liệu lọc hoạt tính trong hộp lọc đạt tiêu chuẩn có giá thành cao gấp 10, thậm chí trên 20 lần. ( Chẳng hạn loại vật liệu lọc mà Anbaco đang sử dụng trong các hộp lọc R.39 , R.393 , CA49 , R.29 để dùng với bán mặt nạ R.236 , R.237 , R.246 , R.256 , R 226 đạt tiệu chuẩn CE-EN 141:2000) . Tại sao vậy?

Như chúng ta biết, than hoạt tính có nhiều dạng khác nhau, được sản xuất từ nguồn gốc khác nhau, quy trình chế tạo khác nhau để sử dụng cho những mục đích khác nhau sao cho có tính kinh tế nhất.

Vật liệu lọc sử dụng cho hộp lọc hơi khí độc mà thành phần chủ yếu là than hoạt tính có chất lượng rất cao, sao cho với khối lượng nhỏ ( vì không thể chế tạo các hộp lọc lớn sẽ cản trở quá trình hoạt động của người sử dụng ) nhưng hiệu quả lọc lại cao nhất. Than hoạt tính loại này có độ tro và độ ẩm rất nhỏ và đã được hoạt hóa để than hoạt có cấu trúc xốp, các “khoang” trống bên trong than hoạt tính tạo ra một diện tích bề mặt tiếp xúc rộng lớn với môi trường xung quanh.

Hình trên mô tả mặt cắt một “khoang” trống trong than hoạt tính và việc giữ lại các phần tử độc hại khi dòng không khí ô nhiễm đi qua nó.

Than hoạt tính tiêu chuẩn dùng chế tạo bộ lọc PTBVHH là loại có mật độ các “khoang” trống dày đặc tạo ra một diện tích bề mặt tiếp xúc vô cùng lớn.
Hãy hình dung thế này: diện tích bề mặt tiếp xúc của 1 gram than hoạt tính dùng trong bán mặt nạ R.246, R.256 là 1500 m2, lớn hơn 7 sân quần vợt tiêu chuẩn. Diện tích bề mặt các lỗ trống của lượng vật liệu lọc dùng trong 1 BMN R.226-2 ( hoặc R.236-2 ) vào khoảng 10 mẫy tây, lớn hơn cả Công Viên Văn Hóa Tao Đàn của Thành phố Hồ Chí Minh hiện giờ. Với diện tích bề mặt các lỗ trống lớn như vậy than hoạt tính loại này đủ sức” dàn thế trận” tiếp xúc và ngăn giữ lại hầu như toàn bộ các phần tử hóa chất độc hại trong không khí khi đi qua.

Để tăng cường khả năng lọc, than hoạt tính loại này còn được “tẩm” thêm các hóa chất để quá trình lọc diễn ra triệt để và nhanh chóng. Than hoạt tính dùng chế tạo bộ lọc cho PTBV hô hấp còn phải có độ ẩm và độ tro rất thấp.

Như vậy không thể đơn giản dùng than hoạt tính bất kỳ để chế tạo hộp lọc hoặc thay thế cho vật liệu lọc của bộ lọc khi chúng hết tác dụng như có người lầm tưởng. Không chỉ vì khả năng lọc của các loại than này rất thấp mà sẽ là một mối nguy hại to lớn ở chỗ độ tro của chúng không được kiểm soát, nhất là than hoạt tính có nguồn gốc than non, bụi than khi vào phổi sẽ ở luôn trong phế nang gây bệnh phổi cho người dùng.

Như đã nêu ở phần trên, hiện tại toàn bộ vật liệu lọc dùng trong hộp lọc R.39 , R.393 , CA49 , R.29 để dùng với bán mặt nạ R.236 , R.237 , R.246 , R.256, R 226 đều do Hà Lan chế tạo, thời gian có tác dụng bảo vệ khi thử với chất độc mẫu C6H12 theo tiêu chuẩn CE EN14387 Class A II đạt 52 phút, cao gấp 1,5 lần quy định của tiêu chuẩn ( 35 phút ) như bảng tổng hợp kết quả thử nghiệm sau:

Chỉ tiêu	Đơn vị tính	Tiêu chuẩn quy định	Đạt được
CE EN14387 Class A II; C6H12	phút	Min 35	52
Trở lực ở lưu lượng 30l/phút	kPa	Max. 0,14	0,13
Độ ẩm	Mass-%	Max. 5	1,5

Chính vì vậy khả năng bảo vê của các bộ lọc hơi khí độc này có chất lượng tương đương các sản phẩm cùng loại do các nước tiên tiến chế tạo.

4- Hộp lọc của loại BMN khác có thể thay thế loại đang dùng không?

Mỗi hộp lọc được chế tạo để lọc các loại hơi khí độc xác định. Như vậy, không thể tùy tiện lấy hộp lọc bất kỳ để sử dụng vào mục đích bảo vệ cụ thể như hộp lọc cũ bạn đã sử dụng. Trong trường hợp này bạn cần phải biết chắc chắn hộp lọc thay mới này có cùng công dụng và không ảnh hưởng đến độ kín của BMN.

5- Hộp lọc có thể “lọc ” các hơi khí độc bằng cách nào?

Vật liệu lọc giữ lại hơi khí độc trong khoảng trống các lỗ của than hoạt tính. Lực giữ lại này không lớn ( Lực Van der Waal ). Đây là cơ chế lọc vật lý.

Mặt khác trong vật liệu lọc còn “tẩm”các hóa chất , khi gặp hơi khí độc sẽ diễn ra phản ứng hóa học để tạo ra chất mới không độc. Đây là cơ chế lọc hóa học và vì vậy hộp lọc có tính chọn lọc trong bảo vệ.

Vật liệu lọc còn có thể chứa các chất xúc tác với mục đích làm cho các cơ chế lọc trên diễn ra nhanh chóng và hiệu quả. Chẳng hạn than hoạt tính không lọc được khí CO nhưng nhờ chất xúc tác là oxyt kim loai làm CO chuyển thành khí CO2 giúp than hoạt tính hấp thụ dễ dàng.

Vật liệu lọc sử dụng trong hộp lọc thường kết hợp các cơ chế lọc vật lý và lọc hóa học hoặc kết hợp cả với cơ chế lọc xúc tác và lọc cơ học ( đóng vai trò lọc bụi).

Với sự kết hợp của các cơ chế lọc và thành phần cấu tạo của vật liệu lọc sẽ tạo ra nhiều loại hộp lọc hơi khí độc khác nhau.

6- Bằng cách nào để phân biệt các loại hộp lọc với công dụng khác nhau?

Công dụng hộp lọc thường được ghi ngay trên thân hộp lọc.

Mặt khác do đã quy ước công dụng hộp lọc được ký hiệu bằng chữ cái hoặc màu sắc trên nhãn hoặc vỏ ngoài của hộp lọc vì vậy ta có thể tra bảng để biết công dụng của hộp lọc này.

Chẳng hạn từ bảng quy ước theo tiêu chuẩn Châu Âu ta thấy:
         -   Loại chống hơi hữu cơ ký hiệu chữ A, màu nâu
         -   Loại chống hơi khí a xít ký hiệu chữ E màu vàng
         -   Loại dùng lọc khí Amoniac chữ K, màu xanh lá
         -   v.v…

7- Dựa vào đâu để so sánh chất lượng của 2 loại hộp lọc cùng công dụng?

Người ta căn cứ 2 yếu tố cơ bản để so sánh chất lượng của 2 hộp lọc cùng công dụng là :

         – Thời gian có tác dụng bảo vệ của hộp lọc( được tính bằng phút )
         Để đánh giá chỉ tiêu này ta cần căn cứ đường đặc tính quan hệ giữa hàm lượng chất độc mẫu thử nghiệm và thời gian có tác dụng của hộp lọc trong cùng điều kiện nhiệt độ, độ ẩm, lưu lượng dòng khí qua hộp lọc.
         Với tính năng khác như nhau nếu hộp lọc nào có thời gian có tác dụng lâu hơn sẽ có chất lượng cao hơn.

Trở lực hô hấp ( được tính bằng đơn vị đo áp suất Pa hay mmH2O).
Khi trở lực cao sẽ gây khó khăn cho qua trình hô hấp. Với các tính năng khác tương đương, hộp lọc nào có trở lực thấp hơn là loại ưu việt hơn.

Một yếu tố khác phải quan tâm là khối lượng của chúng. Với các tính năng khác tương đương, rõ ràng hộp lọc nào càng gọn nhỏ càng tốt vì ít cản trở hoạt động tự nhiên của người dùng.

8- Khi nào phải thay thế hộp lọc?

Khi hộp lọc đã bão hòa không còn tác dụng lọc, khi hộp lọc bị nứt vỡ, khi trở lực hô hấp lớn làm quá trình hô hấp khó khăn ( do bụi, hơi nước lẫn trong không khí đọng lại và do các “khoang” trống trong vật liệu lọc đã bị lấp đầy bịt đường đi của dòng khí ), khi hộp lọc quá niên hạn sử dụng.

9- Yếu tố nào ảnh hưởng đến thời gian sử dụng của hộp lọc?

Khi nồng độ hơi khí độc càng cao thời gian sử dụng của hộp lọc sẽ càng bị rút ngắn. Như vậy, trong môi trường bị ô nhiễm bạn cần chọn vị trí sao cho dòng khí vào BMN của bạn có nồng độ hơi khí độc càng thấp càng tốt.

Yếu tố môi trường như áp suất, nhiệt độ, độ ẩm ảnh hưởng nhiều đến khả năng có tác dụng của hộp lọc. Chẳng hạn khi độ ẩm môi trường làm việc > 85% thời gian có tác dụng bảo vệ của bộ lọc chỉ còn ½ .

Yếu tố người sử dụng : Cần biết rằng trong cùng vị trí làm việc khi lượng không khí hô hấp của người nào càng lớn thời gian sử dụng của hộp lọc sẽ càng giảm ( thời gian sử dụng tỷ lệ nghịch với lưu lượng hô hấp ).

Thời gian sử dụng liên tục hay ngắt quãng.

Chế độ bảo quản, bảo dưỡng sau khi dùng cũng liên quan đến tuổi thọ sử dụng của hộp lọc..

10- Giới hạn sử dụng của BMN lọc hơi khí độc?

BMN có nhiệm vụ lọc không khí bị ô nhiễm để cung cấp khí thở sạch cho cơ thể. Vì vậy trước hết hàm lượng oxy trong không khí bị ô nhiễm phải trong giới hạn tối thiểu cho phép ( đối với bán mặt nạ NIOSH khuyến cáo 19,5%).

Mặt khác khả năng lọc của hộp lọc BMN có hạn, không thể lọc sạch nếu không khí bị ô nhiễm hơi khí độc có hàm lượng cao. Mức giới hạn hàm lượng hơi khí độc này phụ thuộc loại hơi khí độc cụ thể , đối với với hơi độc dạng hữu cơ hàm lượng thể tích cần ở mức < 0,1% hay < 1000ppm.

11- Trường hợp môi trường không khí bị ô nhiễm nhiều loại hơi khí hóa chất độc hại khác nhau ta có thể sử dụng hộp lọc để bảo vệ ?

Ta vẫn có thể dùng hộp lọc nhưng với điều kiện hộp lọc có tác dụng lọc các hơi khí độc này và hàm lượng hỗn hợp của những hơi khí độc đó nằm trong giới hạn quy định.

Để xác định hàm lượng hổn hợp ta cần xác định hàm lượng C1,C2,…Cn của từng loại hơi khí độc thành phần có trong không khí và giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn vệ sinh môi trường T1,T2,… ,Tn của từng loại hơi khí độc tương ứng. Trên cơ sở đó ta tìm được hàm lượng hỗn hợp tương đương Ctd và hàm lượng hỗn hợp cho phép Ttd.

Căn cứ tỷ lệ Ctd/Ttd = C1/T1 + C2/T2 +….+ Cn/Tn để xác định không cần dùng, phải dùng hoặc không được dùng BMN mà phải sử dụng PTBVHH loại khác để bảo vệ hô hấp.