Диссертация (1143140), страница 49
Текст из файла (страница 49)
В результате сконструирована серия газоанализаторов на различныеопределяемые примеси вредных веществ в окружающей среде. В Таблице 7-1 приведеныхарактеристики газоанализаторов на основе эффекта проявления МоЯК, использующиеразработанные в диссертации радиотехнические ППУ. Газоанализаторы выпускаются ОАО«ЭНПО «Неорганика» (г.
Электросталь), ППУ поставляет ООО «НПО РИОС» ТехнопаркаСПбПУ.Таблица 7-1. Характеристики газоанализаторов на основе эффекта проявления МоЯК,использующие разработанные радиотехнические ППУНазваниеКаскад-ГКаскад-5НазначениеОпределяемыевеществаСмин,мг/лМ,кгПостоянный автоматическиймониторинг атмосферы производствпо уничтожению химическогооружияПостоянный автоматическийлюизит10-790иприт10-745243Детектор ВВДетектор летучихкарбониловПоиск скрытых закладоквзрывчатых веществОпределение токсичных карбониловметаллов в атмосфере горнометаллургических комбинатов иокружающих населенных местУстановкадиагностикиАнализ выдыхаемого человекомвоздухаТечеискательДля контроля изделий с высокимитребованиями к герметичности(теплообменников ядерныхреакторов, оборудования дляработы с высокотоксичнымивеществами и т.д.)Установка100 % неразрушающий контролькомплексногокачественного состояниянеразрушающего фильтрующей и шихтовой частиконтроля средств СИЗОД (соответственно поиндивидуальноймодельному аэрозолю изащиты органовиндикаторному веществу) вдыхания (СИЗОД) условиях производства и хранения.Карбонилы Mn, Re;ферроцен,цимантрен и ихпроизводныеНГ, МНТ, ДНТ,ТНТПКЖ,ТКНдо10-124510-84510-1020КомпонентывыдыхаемоговоздухаПКЖ(индикаторноевещество)до10-72010-1120ПКЖ(индикаторноевещество) истандартныймасляный туманСМТ (модельныйаэрозоль)10 частиц в см3 поСМТ; 10-11 поПКЖДетектор МОСмониторинг атмосферы производствпо уничтожению химическогооружияОпределение карбонилов металлови металлоорганических соединенийв атмосферном воздухе100В таблице 7-1 приняты следующие обозначения:МОС – металлоорганические соединения; ВВ – взрывчатые вещества; НГ –нитроглицерин; МНТ – мононитротолуолы; ДНТ – динитротолуолы; ТНТ – тринитротолуолы;ПКЖ – пентакарбонил железа; ТКН – тетракарбонил никеля; Смин – минимально измеримаяконцентрация в атмосферном воздухе; t – время одного цикла измерения (при периодическомпробоотборе) или время контроля одного образца, минут; М – масса.Преимуществами газоанализаторов, основанных на методе МоЯК, являются: уникальнаячувствительность к широкому ряду опасных и вредных веществ, относительно низкая цена вслучае серийного производства, возможность автономной работы, отсутствие дорогихрасходных материалов (включая редко встречающиеся газы-носители).
По чувствительностидетекторы на основе метода МоЯК превосходят газоанализаторы других принципов действияот 103 до 107 раз в зависимости от типа определяемых соединений.7.2.1 Газоанализаторы люизита «Каскад-Г» и иприта «Каскад-5»Газоанализаторы люизита «Каскад-Г» и иприта «Каскад-5» разработаны в рамкахвыполнения Федеральной целевой программы «Уничтожение запасов химического оружия вРоссийской Федерации» и предназначены для санитарно-гигиенического контроля иприта илюизита в воздухе рабочей зоны объектов по уничтожению химического оружия [182]. Порогчувствительности приборов соответствует гигиеническим нормативам на содержание ОВ в244воздухе рабочей зоны на уровне не ниже 0,5 предельно допустимой концентрации (ПДК р.з.),что для иприта и люизита составляет 2∙10-4 мг/м3 [183]. Внешний вид газоанализаторовлюизита и иприта, основанных на детектировании молекулярных ядер конденсации,представлен на рисунке 7-9.а)б)Рис.
7-9. Внешний вид газоанализаторов люизита «Каскад-Г» (а)и иприта «Каскад-5» (б)Опытные образцы газоанализаторов иприта и люизита прошли государственныеиспытания (на базе войсковой части № 61469) и испытания на соответствие типа (на базенаучно-исследовательской лаборатории Саратовского военного института радиационной,химической и биологической защиты) и внесены в государственный реестр. Газоанализаторыуспешно эксплуатировались на объекте по уничтожению химического оружия в пос. ГорныйСаратовской области, в г.
Камбарке Удмуртской Республики и в пос. МарадыковскийКировской области.7.2.2 Газоанализаторы на карбонилы металловВ рамках выполнения проекта Международного научно-технического центра (МНТЦ) №3676 разработаны газоанализаторы с детектором МоЯК на металло- и элементо-органическимсоединения (МОС и ЭОС) [A53]. Чувствительность детектора МоЯК к этим веществамявляется уникальной и превосходит чувствительность лучших известных детекторов на дватри порядка, предел обнаружения составляет 0,01 предельно допустимых концентраций(ПДК).
В качестве примера на рис. 7-10 показаны узлы, включая ППУ, газоанализатора наоснове эффекта проявления МоЯК на летучие карбонилы металлов, применяемого напредприятиях обогащения цветных металлов по карбонильной технологии.245Рис. 7-10. Узлы базового малогабаритного детектора летучих карбонилов металлов.Конкретно к ППУ относятся: малогабаритный аэрозольный фотометр (поз.7); блокавтоматического управления, регулирования и обработки информации (УРОИ), включающиймодуль центрального процессора (поз.1), силовую плату (поз.3), платы управления (поз.4, 5),плату связи (поз. 2).
Монтаж узлов и блоков базового детектора в газоанализаторе представленна рис. 7-11.Рис. 7-11. Газоанализатор летучих карбонилов металлов.Проведенные испытания на разработанных газоанализаторах показали чувствительностьк карбонилу железа (ГА ЛК) и металлоорганическим соединениям ряда цимантрена иферроцена и декакарбонилу марганца (ГА МОС) не хуже 10-10 мг/л, что на несколько порядковпревосходит чувствительность известных приборов.
Быстродействие газоанализаторовсоставляет от нескольких секунд (ГА ЛК) до нескольких минут (ГА МОС).Работы по усовершенствованию аппаратуры с использованием детектора МоЯКпродолжаются в направлении миниатюризации узлов, расширения круга определяемыхвеществ, увеличения чувствительности и избирательности их определения.2467.2.3 Медицинская установка диагностики выдыхаемого воздухаДиагностикавыдыхаемогочеловекомвоздухаявляетсяотносительноновымперспективным средством выявления различных заболеваний на самой ранней стадии.Основой газообмена живых организмов является поглощение кислорода и выделение паровводы и углекислого газа, а также большого количества других достаточно легкихгазообразных соединений, которые в гораздо меньших количествах образуются в организме ипотому их концентрации в выдыхаемом воздухе чрезвычайно малы.
Состав выдыхаемоговоздуха отражает биохимические и физиологические процессы, происходящие как в здоровоморганизме, так и при заболеваниях. В настоящее время известно, что нормальный выдохчеловека является сложной смесью около 600 летучих соединений. Спектр веществ, следыкоторых обнаруживаются в выдыхаемом воздухе, простирается от двухатомных молекул типаводорода (H2), окислов углерода (СО) и азота (NO) до многоатомных алифатических иароматических углеводородов. Некоторые из таких веществ, обладающих наибольшейспецифичностью образования в организме, используются в качестве естественныхгазообразных биомаркеров [184].В настоящее время накоплен достаточно большой объем данных, свидетельствующих овозможности использования газообразных биомаркеров в биомедицинской диагностике.
В[184] опубликована таблица молекулярных газообразных соединений, для которых былоотмечено изменение их содержания в выдыхаемом воздухе человека при некоторыхпатологиях. К ним относятся: водород (H2), окись углерода (СО), окись азота (NO), аммиак(NH3), метан (CH4), перекись водорода (H2O2), этилен (C2H4), этан (С2Н6), фенол (Н2СО),бутан, пентан, ацетон, метанол, алканы. Указанные биомаркеры выявляют порядка 60-тиразличных заболеваний и паталогий, среди которых почечные, печеночные, сердечные,легочные дисфункции, рак, астма, алкоголизм и др.Кметодамхроматографияисследования(ГХ),составамасс-спектрометрия,выдыхаемоговоздухасовмещеннаясотносятся:газоваягазохроматографическимразделением (МС-ГХ), электрохимические сенсоры (ЭХ), УФ-хемолюминесценция (УФХЛ) иИК-спектроскопия(ИКС).Последняявключаетфурье-спектроскопию(ФС),оптоакустическую спектроскопию (ОАС) и лазерную спектроскопию (ЛС) [184].Метод МоЯК обладает уникальной чувствительностью по отношению к определеннымклассам детектируемых веществ.
В связи с этим в [185] указано на перспективностьиспользования метода МоЯК для диагностики заболеваний почек по измерению концентрацииаммиака в выдыхаемом воздухе. В ОАО «НПО «НЕОРГАНИКА» совместно с СПбПУ былсоздан экспериментальный образец прибора для анализа биологических объектов, вчастности, - выдыхаемого воздуха у людей с различными заболеваниями, в состав которого247входит разработанное в диссертации ППУ. Компоновка узлов прибора в переносном корпусепредставлена на рисунке 7-12.Рис.
7-12. Макет прибора для анализа выдыхаемого воздуха.В ходе проведенных испытаний прибора получены следующие результаты: чувствительность к азотистым основаниям составила от 2,5·10-8 мг/дм3 (триэтиламин) до4·10-7 мг/дм3 (никотин). в хроматограммах проб воздуха, выдыхаемого различными людьми, обнаруживаютсяколичественные, а иногда – и качественные различия. прибор уверенно детектирует наличие никотина и продуктов его окисления в выдохахкурильщиков, а также относительно летучие алкалоиды наркотиков.В качестве примера на рисунке 7-13 приведены хроматограммы проб выдыхаемоговоздуха а) пациента, имеющего никотинную зависимость (курильщика) и б) пациента спроблемами желудочно-кишечного тракта (некурящего).Рис. 7-13.
Хроматограммы проб выдыхаемого воздухаа) пациента, имеющего никотинную зависимость (курильщика) иб) пациента с проблемами желудочно-кишечного тракта248Получаемые хроматограммы существенно отличаются у людей с различнымизаболеваниями, что является основой нового метода диагностики по газоанализу выдыхаемоговоздуха на основе метода МоЯК.7.3Внедрение разработанных радиотехнических ППУ в рентгено-абсорбционнуютехнологию обогащения полезных ископаемыхНа основе методик проектирования радиотехнических ППУ с интегрированиемфототока, аппроксимаций массовых коэффициентов ослабления суммой двух степенныхфункций и методик расчета прохождения электромагнитных волн рентгеновского диапазоначерез среды, изложенных в Главе 6, в диссертации выполнена разработка радиотехническогоППУ рентгено-абсорбционного сепаратора, в состав которого входят: 1) позиционночувствительныйсцинтилляционныйдатчикинтенсивностиэлектромагнитныхволнрентгеновского диапазона, 2) фотоинтеграторы и 3) блок УРОИ.
Функциональная схемаразработанного в диссертации ППУ приведена на рис. 6-23, принцип работы изложен вразделе 6.5. Внешний вид разработанного ППУ рентгено-абсорбционного сепараторапредставлен на рис. 7-14.Рис. 7-14. Внешний вид разработанного ППУ рентгено-абсорбционного сепаратораВ измерительном блоке ППУ используются два позиционно-чувствительных датчикарентгеновского излучения S8865-128G производства компании Hamamatsu [181]. Внешнийвид датчика представлен на рис. 7-15.Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
