В России изобрели текстильные индикаторы, которые меняют цвет при высоких концентрациях кислотных или щелочных паров в воздухе. Они содержат красители, созданные из производных тротила при его утилизации. Такие датчики можно использовать при изготовлении спецодежды и средств индивидуальной защиты для предотвращения химических ожогов. Специалисты отрасли считают разработку перспективной, однако нужны ее дополнительные испытания.
Просто и эффективно
Необычный тип датчиков для предупреждения опасности на химических производствах создали в Российском государственном университете им. А.Н. Косыгина. Они содержат вещества, которые обладают галохромными свойствами — то есть способны менять цвет при повышении или снижении уровня pH (показателя кислотности окружающей среды).
Анализаторы изготавливаются из текстильных или пленочных материалов и могут быть встроены в спецодежду. Такие простые устройства, по замыслу ученых, способны стать надежными помощниками-контролерами на химическом производстве и предотвратить случаи травматизма, связанные с ожогами, которые возникают при контакте работников с опасными реактивами. Например, они предупредят, когда в цехе или лаборатории образовалась повышенная концентрация кислотных или щелочных паров. Это даст людям возможность принять меры и предотвратить угрозу жизни и здоровью.
Также галохромные вещества могут быть включены в состав защитного слоя, покрывающего, например, рабочую поверхность хозяйственных перчаток. Если надевший ее дотронется до емкости, из которой произошла утечка реактива, информация об этом сразу отразится на перчатке в виде контрастного изменения цвета полимерного покрытия.
— Человек реагирует на изменение цвета быстрее, чем на другие сигналы об опасности. Так устроено наше подсознание. Поэтому мы считаем, что хромодатчики полезны как средства быстрой индикации. В этом смысле они будут важным дополнением к средствам мониторинга и оповещения, которые уже есть на предприятиях химотрасли, — рассказал «Известиям» руководитель проекта, завкафедры органической химии Института химических технологий и промышленной экологии РГУ им. А.Н. Косыгина Дмитрий Кузнецов.
Красное на желтом
По словам ученого, задача специалистов заключалась в том, чтобы создать красители, которые будут предсказуемо менять цвет только на основании уровня pH. При этом они должны быть независимыми от других факторов, таких как солнечный свет, изменение температуры или механические воздействия. Важно также, чтобы их можно было стирать, мять, гладить утюгом без потери их основной функции.
— Преимущества хромодатчиков в том, что они постоянно находятся рядом с работником, в зоне обзора, видны невооруженным глазом, что позволяет лучше контролировать ситуацию. При этом они не требуют источников энергии, — объяснил Дмитрий Кузнецов.
В настоящий момент анализаторы способны изменять цвет в диапазоне от желтого до темно-бордового. По словам ученых, не исключены и другие сочетания. Например, цветами сигнала об опасности могут быть насыщенно-зеленый или темно-фиолетовый.
Двойное назначение
Интересно, что основой для галохромных красок служат соединения, которые произведены из тринитротолуола, также известного как тротил. Во всем мире его используют в качестве взрывчатого вещества. Проблема заключается в том, что в процессе длительного хранения оно становится нестабильным и может детонировать. Поэтому когда срок его безопасного хранения истекает, требуется утилизация.
Раньше для этого использовали метод взрыва. Впоследствии химики предложили способы трансформации тротила в продукцию мирного назначения. В частности, в РГУ им. А.Н. Косыгина его перерабатывают в полуфабрикаты, из которых получают красители.
— Себестоимость таких материалов значительно ниже, чем у аналогов. Кроме того, они обладают рядом полезных свойств. Например, препятствуют образованию на окрашенной поверхности плесневелых грибов. К сожалению, российские предприятия завязаны на импортные красильно-отделочные станки. Поэтому они не могут использовать наши материалы, иначе им грозит отказ поставщиков от сервисного обслуживания. Столкнувшись с этим, мы решили найти свою нишу и разработали умные красители, — рассказал Дмитрий Кузнецов.
Внедрение в производство
Чтобы адаптировать датчики под разные типы химических производств, ученые создали линейку индикаторов с узким интервалом pH. К примеру, один из них изменяет цвет при высоких значениях кислотности, другой, наоборот, — только при низких. Третий активизируется в щелочной среде.
— От правильной работы этих изделий будет зависеть жизнь и здоровье людей. Поэтому перед запуском в эксплуатацию необходимы испытания датчиков в любых возможных условиях. Это может занять длительное время, — сказал «Известиям» старший научный сотрудник лаборатории новых физико-химических проблем Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук Владимир Тюрин.
Он также отметил, что процесс доработки изделий станет происходить быстрее, когда представители текстильной промышленности будут четко формулировать техническое задание для ученых.
— Для внедрения хромодатчиков в производственный процесс нужно также формировать культуру их применения, — считает руководитель компании «Энергоконтракт» (специализируется на изготовлении спецодежды) Нина Зубкова.
По ее мнению, важно создавать инструкции, проводить мероприятия и обучать представителей предприятий, чтобы они понимали, что нужно делать в случаях, когда сенсоры сообщат о неблагоприятной ситуации.
Сегодня ученые готовы к взаимодействию с представителями промышленности для организации массового изготовления их изделий и внедрения датчиков в технологический процесс химических предприятий, добавили в РГУ им. А.Н. Косыгина.
