防毒面具为什么能吸毒气

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防毒面具是一种过滤式呼吸防护用品，是利用面罩与人面部周边形成密合，使人员的眼睛、鼻子、嘴巴和面部与周围染毒环境隔离，同时依靠滤毒罐中吸附剂的吸附、吸收、催化作用和过滤层的过滤作用将外界染毒空气进行净化，提供人员呼吸用洁净空气。

那么，问题又来了，既然防毒面具能吸毒气，头号功臣就是滤毒罐，滤毒罐又是如何通过一系列作用对外界有毒有害气体进行过滤的呢？

滤毒罐内的装填物是由吸附剂层和过滤层两部分构成。其中，吸附剂层是过滤有毒蒸气的，过滤层是过滤有害气溶胶的。滤毒罐根据装填方式的不同，分为轴流式(层装式)和径流式(套装式)2种。

轴流式滤毒罐内的吸附剂层是以床层方式装填的，截面不变，气体沿滤毒罐轴向流动。径流式滤毒罐内的吸附剂层是套装的，截面是变化的，气体沿滤毒罐直径方向流动。

滤毒罐对蒸气状毒剂的吸着和对有害气溶胶的过滤是两种不同的过程，只有在进一步弄清防毒原理的基础上，才能正确理解滤毒罐的防毒性能，正确运用防毒面具。

一、吸附剂层的防毒原理

有毒蒸气是工业毒物的基本状态之一，主要通过呼吸器官、眼睛和皮肤伤害人员。不论何种工业毒物，也不论采用何种使用方法，有毒蒸气总是存在的。因此，对于有毒蒸气的防护是基本的，防毒面具都必须有吸着有毒蒸气用的吸附剂层。

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。

活性炭是浸渍炭的基础，浸渍炭的防毒性能在很大程度上取决于活性炭的性能与质量。在活性炭的过渡孔和大孔表面上，载有铜、银、铬或钼、锌等金属氧化物，这就是浸渍活性炭。这些金属氧化物的加入数量，对防毒性能影响较大。除添加这些金属氧化物外，为进一步提高防毒性能和稳定性，有的浸渍炭上还加有少量的碱(氢氧化钠)、氮苯、葡萄糖、三乙二胺之类的化学药剂。

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

所谓吸附，是指流体分子在固体表面增稠或凝聚的现象。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，吸附热较低，无选择性，吸附和脱附速度较快，例如，活性炭对沙林、芥子气、氯等毒剂蒸气就是物理吸附作用。

② 化学吸附

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，吸附热较高，有选择性，通常不可逆。浸渍炭借助于添加金属氧化物来提高对难吸附毒剂的防毒能力。在浸渍炭吸附光气时，炭上的水分能与之发生水解反应。

所以，当滤毒罐受潮后，对光气的防护能力会有所提高。由于化学吸着作用是在炭上发生化学变化，所以过滤罐吸收氰化氢之类的毒剂失效以后，是不能用普通办法使之再生的。而借助物理吸附作用进行防护时，过滤罐失效以后还可以再生。

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气，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，例如铜和铬的氧化物与难以吸附的氯化氰、砷化氢等起水解反应。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。

应当指出，催化剂在反应中只是提高了化学反应的速度，本身并未发生化学变化，且会逐渐被反应生成物所覆盖，而失去催化作用。所以，利用催化作用进行防毒，其防毒能力是有限的。

同时，某种催化剂只能对一两种毒剂起催化作用，某一种化学吸附剂也只限于吸附某一类毒剂，而物理吸附则具有广谱性(可在不同程度上吸附所有的毒剂)。浸渍活性炭就是依靠物理吸附、化学吸附和催化这3种作用，对毒剂进行可靠的防护。

二、过滤层的防毒原理

过滤层是专门用来过滤有害气溶胶的。生产过程中产生的毒烟(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。

过滤层过滤气溶胶的过程。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。发生这种接触的诸多效应中，主要是截留效应、惯性效应、扩散效应和静电效应等4种，其中起主要作用的又是前3种效应。

滤烟层有2种：完全的与非完全的。完全的滤烟层采用过滤材料除去空气中的粒子，也就是说，过滤材料将大于孔隙的粒子挡在外面。

然而，大部分面具的滤烟层是非完全滤烟层，这意味着它们含有比要除去的粒子直径大的孔隙，利用截留、沉降、惯性、扩散和静电效应的组合来去除粒子。

真正发挥作用的组合过滤机理取决于粒子通过滤烟层的速率和粒子的尺寸，起主要作用的又是截留效应、惯性效应和扩散效应。

过滤层的防毒性能。气溶胶和蒸气是2种不同的物态，其物理和运动特性也不尽相同，所以，过滤层过滤气溶胶和吸附剂层吸着毒剂蒸气，具有完全不同的特点。

吸附剂层吸着毒剂时，一开始在吸附剂层的尾气流中没有毒剂分子透过，一段时间以后，尾气中开始有毒剂分子出现，毒剂浓度由小变大，逐渐增加，最终达到防护的阈值而穿透面具过滤罐。

而气溶胶通过过滤层时，一开始就有烟雾透过，发生瞬时穿透，并且在通常情况下穿透浓度基本不变，不随时间的延长而增大。

在使用防毒面具时，应根据生产环境中不同种类和性质的有毒蒸气、气体、有害气溶胶选择合适的滤毒罐。

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