방독마스크의 가스/증기 제거기전 및 원리

가스/증기를 제거하는 방독마스크는 흡착제가 들어있는 정화통이나 캐니스터를 사용해야 합니다. 가스/증기 분자는 에어로졸 입자보다 훨씬 작기 때문에 섬유필터인 방진필터로 제거할 수 없습니다. 분자가 흡착제와 접하면 화학결합이나 물리화학적 힘에 의해 결합이 이루어집니다. 화학반응은 그것이 흡수든 흡착이든 오염물질을 여과할 수 있는 능력이 떨어질 때까지는 100% 효과를 발휘합니다. 

 

그때가 되면 오염물질 흡착제를 완전히 통과하게 되는데 이것을 파과라고 하며, 착용자는 사용 시간이 다 되었다는 것을 알게 됩니다. 그러므로 방독마스크는 좋은 경고특성을 가진 오염물질에만 사용 가능합니다. 

 

가스/증기 제거기전

정화통의 흡착제 혹은 흡수제는 과립이나 공극물질로 구성되어 있으며, 이들이 분자와 반응함으로 가스/증기를 제거하는 것입니다. 분자가 제거되는 일반적인 방식은 수칙입니다. 여기에 추가적인 기전으로는 일부 정화통의 경우 촉매반응을 일으켜 독성이 덜한 가스/증기로 변화시키기도 합니다.

 

흡수는 투과이고, 흡착은 점착입니다. 흡수는 흡수제 내부로 분자나 입자물질이 투과하여 들어가는 것으로 화학반응에 의한 것이고, 흡착은 흡착제 표면에 분자나 입자 물질이 물리적으로 달라붙는 것을 말합니다. 

 

흡착

흡착의 강도는 흡착제와 오염물질의 종류에 따라 다릅니다. 물리적 당김에 의한 흡착 즉, 물리적 흡착만으로는 강도가 약하지만 화학적 흡착이 합해지면 강도가 매우 강해지기  때문에 탈착이 어려워집니다. 흡착은 흡착제와 가스/증기 분자 간 반데르발스 힘에 의해 이루어집니다.

 

비록 산 가스를 포집하는데 한계가 있기는 하지만 보통 흡착제로는 비극성 유기증기에는 활성탄, 극성물질에는 실리카젤을 사용합니다. 일반적으로 끓는점이 높고, 휘발성이 약한 것일수록, 또 분자량이 50 이상인 유기증기에 효과적입니다. 

 

반대로, 분자량이 작아 공기보다 가볍거나 끓는점이 낮아 휘발성이 높은 시안화수소 같은 가스물질들은 일반 활성탄만으로 흡착이 이루어지지 않아 활성탄 표면에 금속염이나 화학물질 등을 입혀 가스물질을 고정시킵니다. 예를 들어, 수은 흡착을 위해서는 요오드, 산 가스는 금속산화물, 암모니아에는 황산 혹은 질산, 시안화수소에는 산화구리를 첨가한 첨착활성탄을 사용합니다.

 

흡착력을 높이기 위해서는 흡착제 표면적이 넓어야 하며, 그러기 위해서는 흡착제의 입경이 작아야 합니다. 최근 고급 활성탄의 표면적은 1000 ~ 2000㎡/g에 이르기도 합니다. 가장 많이 사용되고 있는 활성탄은 코코넛 껍질을 태운 뒤 흡착력을 높이기 위해 화학물질을 첨가한 것입니다. 

 

흡착이 이루어지지 않고 통과가 이루어지는 것을 앞서 말한 파과라고 합니다. 따라서 유기화합물용 흡착제는 습도가 높으면 파과시간이 빨라짐으로 교체시기를 앞당겨야 합니다. 

 

흡수

흡수제는 단위질량 당 넓은 표면적을 갖고 있는 흡착제와는 다르게 넓은 표면적을 갖고 있지 않습니다. 흡수는 가스/증기 분자가 흡수제 깊이 투과되어 화학반응을 일으킵니다. 아마도 입자표면에 흡착이 일어나기 전에는 흡수는 일어날 수 없습니다. 흡착은 순간적으로 일어나지만 흡수는 서서히 일어납니다. 대부분의 흡수제는 산 가스 제거용으로 사용되며, 흡수제는 부식성 규산염, 석회와 수산화나트륨, 수산화칼륨의 혼합물입니다.

 

촉매

촉매는 물질 간 반응 속도에 영향을 주는 것을 말합니다. 정화통에 사용되는 촉매제로는 홉칼라이트가 있습니다. 이것은 일산화탄소를 공기 중 산소와 반응시켜 빠르게 이산화탄소로 변화시켜 주는 것으로 망간, 구리, 은, 코발트 등의 산화물의 혼합물을 입자상으로 굳혀 건조한 것입니다.