Как тканевые датчики обеспечивают безопасность на опасных производствах.

Согласно статистике, большая часть случаев травматизма на химических предприятиях приходится на долю химических ожогов кожи, возникающих при контакте с парами кислот. Чтобы обнаружить их утечку, как правило, используют различные датчики: электрохимические, каталитического сгорания, полупроводниковые, инфракрасные.

Проблема в том, что все они работают от источника питания, а это существенно затрудняет их применение в рабочих комбинезонах и других средствах индивидуальной защиты. Научным сотрудникам кафедры органической химии Института химических технологий и промышленной экологии РГУ им. А. Н. Косыгина удалось найти достойную альтернативу. Они разработали автономные гибкие текстильные и полимерно-пленочные pH-сенсоры на основе галохромных красителей, способных изменять цвет при утечке газа и буквально за считанные секунды сигнализировать об опасности. Работает, например, человек в электролизном цехе, повысился уровень концентрации паров соляной кислоты, и тут же тканевая полоска на его защитном костюме приобретает другой цвет. Легкие, почти невесомые, гибкие, не требующие источника питания тканевые датчики позволят сделать спецодежду более комфортной и безопасной, не удорожая ее. И это немаловажный фактор.
Нынешний кризис заставляет предприятия сокращать издержки и экономить. Часто под сокращение попадают как раз затраты на средства индивидуальной защиты. Изобретение косыгинцев позволит позаботиться о безопасности своих сотрудников, не увеличивая расходы.

«Использование наших рН-индикаторов, представляющих собой всего лишь небольшой кусочек специально обработанной ткани, - поясняет Валентина Мелешенкова, которой принадлежит авторство этих оригинальных сенсоров, - не влечет за собой ни увеличения стоимости защитного костюма, ни усложнения его функционала. Сами датчики изготавливаются из волокон синтетического происхождения, в частности из полиамида-6 (polyamide 6 (PA6)), на поверхность которого наносится небольшое количество кислотных и дисперсных азокрасителей».

Отметим, что под хромофорной системой подразумевается совокупность всех структурных элементов молекулы, взаимодействие которых обеспечивает интенсивное поглощение света в видимой области спектра. Основа такой системы, ее ключевой структурный элемент — достаточно протяженная цепочка сопряженных двойных связей. В более сложных случаях это несколько изолированных, разветвленных или перекрещивающихся цепочек в составе одной молекулы.
Уникальные красители, созданные на основе новых моно- и бисазосоединений 2,4,6-тригидроксинитробензола и 2,6-дигироксинитробензола, - ноу-хау ученых из РГУ им. А. Н. Косыгина.
Чувствительность и эффективность окрашенных текстильных рН-датчиков были исследованы и проверены. Для этих целей были использованы водные растворы хлороводорода и аммиака различных концентраций. Выяснилось, что под воздействием паров соляной кислоты цвет ткани с красновато-коричневого в течение нескольких минут превратился в ярко-оранжевый. Когда же сенсоры подвергались «атаке» газообразного аммиака, их цвет в течение нескольких секунд изменился с оранжевого на темно-красный, но при их удалении из стимулирующей среды он быстро возвратился к исходному желтому.
В зависимости от структуры азосоединений диапазон изменения окраски может различаться. Так, например, один из датчиков в диапазоне pH от 1 до 3 демонстрирует преображение цвета с оранжевого до фиолетового, в то время как другой фиксирует изменения окраски в нескольких диапазонах: цвет ткани варьируется от оранжевого до желтого при pH 0–2 и от желтого до красного при pH от 2 до 6.
Также была проведена оценка образцов в качестве датчиков на определение паров кислот и аммиака в воздухе рабочей зоны. Результаты экспериментов показали, что pH-чувствительные текстильные материалы могут эффективно за короткий промежуток времени обнаруживать пары кислот и аммиака невооруженным глазом, а также проявлять высокую устойчивость к агрессивным средам, что дает возможность использовать их многоразово. А индикаторы по летучим кислотам, которые, по словам Валентины Мелешенковой, на отлично прошли проверку на устойчивость к влажным обработкам и внешним механическим воздействиям, уже сейчас можно брать в разработку и конструкторам, и производственникам. А главная задача косыгинцев в ближайшие годы — создать текстильные рН-сенсоры под самые разные риски.

 

Новости по теме Все новости