防毒面具是一種過濾式呼吸防護用品，是利用面罩與人面部周邊形成密合，使人員的眼睛、鼻子、嘴巴和面部與周圍染毒環(huán)境隔離，同時依靠濾毒罐中吸附劑的吸附、吸收、催化作用和過濾層的過濾作用將外界染毒空氣進行凈化，提供人員呼吸用潔凈空氣。防毒面具一般由面罩、濾毒罐、導(dǎo)氣管、防毒面具袋等組成。
防毒面具從結(jié)構(gòu)上可分為導(dǎo)氣管式防毒面具和直接式防毒面具2種。導(dǎo)氣管式防毒面具由面罩、大型或中型濾毒罐和導(dǎo)氣管組成。直接式防毒面具由面罩和小型濾毒罐組成。直接式防毒面具體積小、重量輕、便于攜行。而導(dǎo)氣管式防毒面具體積和重量都稍大一些，可提供較長時間的防護。
當(dāng)人員佩戴防毒面具后，呼吸氣路循環(huán)過程如圖1所示，其中紅色線條表示吸氣氣流，藍色線條表示呼氣氣流。吸氣時，染毒氣體通過濾毒罐吸除有害物質(zhì)后成為潔凈空氣，通過吸氣活門進入面罩內(nèi)，氣流經(jīng)口鼻罩或阻水罩引導(dǎo)進入人員呼吸道內(nèi);呼氣時，人體呼出的氣體經(jīng)面罩呼氣活門排入大氣中。使用過程中，不斷重復(fù)以上呼吸循環(huán)過程，直至停止使用。
面罩的結(jié)構(gòu)
面罩是防毒面具的重要組成部分，是使人員面部與外界染毒空氣隔離的部件。面罩一般由罩體、阻水罩(導(dǎo)流罩)、眼窗、通話器、呼(吸)氣活門及頭帶組成，有的還根據(jù)需要設(shè)置有視力矯正鏡片。
面罩的分類
面罩根據(jù)固定系統(tǒng)的不同，可分為頭盔式、頭帶式和網(wǎng)罩式3種;根據(jù)眼窗的數(shù)量和大小，可分為雙目式、單目式和全臉式3種(圖2)。
頭盔式面罩的主體與頭頂部分連在一起，具有佩戴方便，佩戴后穩(wěn)定性和氣密性好等特點，但缺點是對頭面部的壓痛較大，影響聽力，且對人員面型的尺寸變異范圍適應(yīng)性差，滿足全體人員面型所需要的面罩規(guī)格較多。頭帶式面罩是用頭帶或頭罩將面罩固定在人員的面部，優(yōu)點是對人員頭型和尺寸的適應(yīng)性強，面罩規(guī)格少，不影響聽力，缺點是佩戴相對較復(fù)雜，增加了對密合框的壓力。網(wǎng)罩式則綜合了上述2種固定系統(tǒng)的優(yōu)點。
防護原理
面罩的防護效果取決于面罩各個接口的氣密性，如眼窗、通話器、過濾罐等部位接口的氣密性，即平常所說的面罩裝配氣密性。另外，我們可以將面罩密合框與人員頭面部的密合部位也看作一個接口，這就是面罩**接口的氣密性問題，也是面罩在使用時最重要的佩戴氣密性問題。
在面罩罩體的內(nèi)側(cè)周邊有密合框，它是面罩與佩戴者面部貼合的部分或部件，由橡膠材料制成。在雙目式和單目式面罩結(jié)構(gòu)中，密合框與罩體主體是一個整體部件;在全臉式面罩結(jié)構(gòu)中，密合框是一個獨立的部件。密合框的功能是將面罩內(nèi)部空間與外部空間隔絕，防止有毒、有害氣體漏入面罩內(nèi)部空間，保障防毒面具的呼吸系統(tǒng)正常工作，確保防毒面具的防護性能。密合框根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為單片型密合框、反折邊型密合框(又稱T 型密合框)、雙反折邊型密合框(又稱雙T 型密合框)、氣墊管型密合框、海綿塑料墊密合框、波紋狀密合框等6種。設(shè)計合理、性能優(yōu)良的密合框能適應(yīng)人頭面型的變化，使絕大多數(shù)人佩戴面具后既達到氣密的要求，又滿足長期佩戴舒適性的要求。
佩戴方法
佩戴防毒面具時，使用者首先要根據(jù)自己的頭型大小選擇合適的面具。佩戴防毒面罩時，將中、上頭帶調(diào)整到適當(dāng)位置，并松開下頭帶，用兩手分別抓住面罩兩側(cè)，屏住呼吸，閉上雙眼，將面罩下巴部位罩住下巴，雙手同時向后上方用力撐開頭帶，由下而上戴上面罩，并拉緊頭帶，使面罩與臉部確實貼合，然后深呼一口氣，睜開眼睛。
檢查面罩佩戴氣密性的方法是：用雙手掌心堵住呼吸閥體進出氣口，然后猛吸一口氣，如果面罩緊貼面部，無漏氣即可，否則應(yīng)查找原因，調(diào)整佩戴位置直至氣密。
佩戴時應(yīng)注意不要讓頭帶和頭發(fā)壓在面罩密合框內(nèi)，也不能讓面罩的頭帶爪彎向面罩內(nèi)。另外，使用者在佩戴面具之前應(yīng)當(dāng)將自己的胡須剃刮干凈。
濾毒罐的防毒原理
濾毒罐內(nèi)的裝填物是由吸附劑層和過濾層兩部分構(gòu)成。其中，吸附劑層是過濾有毒蒸氣的，過濾層是過濾有害氣溶膠的。濾毒罐根據(jù)裝填方式的不同，分為軸流式(層裝式)和徑流式(套裝式)2種。軸流式濾毒罐內(nèi)的吸附劑層是以床層方式裝填的，截面不變，氣體沿濾毒罐軸向流動(見圖3)。徑流式濾毒罐內(nèi)的吸附劑層是套裝的，截面是變化的，氣體沿濾毒罐直徑方向流動(見圖4)。
濾毒罐的分類
根據(jù)濾毒罐與面罩的連接方式不同，濾毒罐可分為直接式和導(dǎo)氣管式2類。直接式濾毒罐直接與面罩相連，一般放置在面罩的嘴部正下方或左頰處，也有一些濾毒罐放置在面罩的右頰處，以便于左撇子佩戴者使用。還有一些面具左右頰均設(shè)有濾毒罐接口，可根據(jù)使用者的需要將濾毒罐放置在任意一處，未利用的接口可安裝1副通話器;也可在左右兩側(cè)均裝上濾毒罐而形成雙罐型面具。直接式濾毒罐一般為軸流式結(jié)構(gòu)。導(dǎo)氣管式濾毒罐通過一波紋狀橡膠導(dǎo)氣管與面罩相連，一般為徑流式結(jié)構(gòu)，其體積、重量比軸流式的大，防毒性能也較軸流式有所增強。
對蒸氣狀毒劑的吸著和對有害氣溶膠的過濾是2種不同的過程，只有在進一步弄清防毒原理的基礎(chǔ)上，才能正確理解濾毒罐的防毒性能，正確運用防護面具。
吸附劑層的防毒原理
有毒蒸氣是工業(yè)毒物的基本狀態(tài)之一，主要通過呼吸器官、眼睛和皮膚傷害人員。不論何種工業(yè)毒物，也不論采用何種使用方法，有毒蒸氣總是存在的。因此，對于有毒蒸氣的防護是基本的，防毒面具都必須有吸著有毒蒸氣用的吸附劑層。
防毒面具的吸附劑層，采用的是載有催化劑或化學(xué)吸著劑的活性炭。這種活性炭通常稱為浸漬活性炭或浸漬炭，或稱為防毒炭或催化炭。
活性炭是浸漬炭的基礎(chǔ)，浸漬炭的防毒性能在很大程度上取決于活性炭的性能與質(zhì)量。在活性炭的過渡孔和大孔表面上，載有銅、銀、鉻或鉬、鋅等金屬氧化物，這就是浸漬活性炭。這些金屬氧化物的加入數(shù)量，對防毒性能影響較大。除添加這些金屬氧化物外，為進一步提高防毒性能和穩(wěn)定性，有的浸漬炭上還加有少量的堿(氫氧化鈉)、氮苯、葡萄糖、三乙二胺之類的化學(xué)藥劑。
浸漬活性炭通過如下3種作用來達到防毒目的：
① 物理吸附作用。所謂吸附，是指流體分子在固體表面增稠或凝聚的現(xiàn)象。物理吸附是由吸附質(zhì)與吸附劑分子間的力相互吸引發(fā)生的，被吸附分子保持著原來的化學(xué)性質(zhì)，吸附熱較低，無選擇性，吸附和脫附速度較快，例如，活性炭對沙林、
芥子氣、氯等毒劑蒸氣就是物理吸附作用。
② 化學(xué)吸附作用�；瘜W(xué)吸附是由吸附質(zhì)與吸附劑分子之間以類似化學(xué)鏈的力相吸發(fā)生的，吸附質(zhì)與吸附劑形成表面化合物，吸附熱較高，有選擇性，通常不可逆。浸漬炭借助于添加金屬氧化物來提高對難吸附毒劑的防毒能力。在浸漬炭吸附光氣時，炭上的水分能與之發(fā)生水解反應(yīng)。
所以，當(dāng)濾毒罐受潮后，對光氣的防護能力會有所提高。由于化學(xué)吸著作用是在炭上發(fā)生化學(xué)變化，所以過濾罐吸收氰化氫之類的毒劑失效以后，是不能用普通辦法使之再生的。而借助物理吸附作用進行防護時，過濾罐失效以后還可以再生。
③ 催化作用。催化作用是指某些難被物理吸附和化學(xué)吸附的有毒蒸氣，采用催化劑使之發(fā)生催化反應(yīng)，可以顯著提高化學(xué)反應(yīng)速度，例如銅和鉻的氧化物與難以吸附的氯化氰、砷化氫等起水解反應(yīng)。浸漬炭上發(fā)生的催化反應(yīng)，主要是空氣中的氧和水，在催化劑的作用下，與毒劑發(fā)生反應(yīng)。
應(yīng)當(dāng)指出，催化劑在反應(yīng)中只是提高了化學(xué)反應(yīng)的速度，本身并未發(fā)生化學(xué)變化，且會逐漸被反應(yīng)生成物所覆蓋，而失去催化作用。所以，利用催化作用進行防毒，其防毒能力是有限的。同時，某種催化劑只能對一兩種毒劑起催化作用，某一
種化學(xué)吸附劑也只限于吸附某一類毒劑，而物理吸附則具有廣譜性(可在不同程度上吸附所有的毒劑)。浸漬活性炭就是依靠物理吸附、化學(xué)吸附和催化這3種作用，對毒劑進行可靠的防護。
過濾層的防毒原理
過濾層是專門用來過濾有害氣溶膠的。生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的毒煙(固體微粒)、毒霧(液體微粒)、放射性灰塵和含細菌、病毒的微粒等，稱為有害氣溶膠。過濾層對有害氣溶膠的過濾過程與氣溶膠微粒的化學(xué)性質(zhì)關(guān)系不大，主要與其物理性質(zhì)、運動特性有關(guān)。
過濾層過濾氣溶膠的過程。目前常用的玻璃纖維過濾層是由許多層縱橫交錯的纖維網(wǎng)格組成，氣溶膠微粒通過時，總有機會接觸到纖維而被阻留。發(fā)生這種接觸的諸多效應(yīng)中，主要是截留效應(yīng)、慣性效應(yīng)、擴散效應(yīng)和靜電效應(yīng)等4種，其中起主要作用的又是前3種效應(yīng)。
濾煙層有2種：完全的與非完全的。完全的濾煙層采用過濾材料除去空氣中的粒子，也就是說，過濾材料將大于孔隙的粒子擋在外面。然而，大部分面具的濾煙層是非完全濾煙層，這意味著它們含有比要除去的粒子直徑大的孔隙，利用截留、沉降、慣性、擴散和靜電效應(yīng)的組合來去除粒子。真正發(fā)揮作用的組合過濾機理取決于粒子通過濾煙層的速率和粒子的尺寸，起主要作用的又是截留效應(yīng)、慣性效應(yīng)和擴散效應(yīng)。
過濾層的防毒性能。氣溶膠和蒸氣是2種不同的物態(tài)，其物理和運動特性也不盡相同，所以，過濾層過濾氣溶膠和吸附劑層吸著毒劑蒸氣，具有完全不同的特點。吸附劑層吸著毒劑時，一開始在吸附劑層的尾氣流中沒有毒劑分子透過，一段時間以后，尾氣中開始有毒劑分子出現(xiàn)，毒劑濃度由小變大，逐漸增加，最終達到防護的閾值而穿透面具過濾罐。而氣溶膠通過過濾層時，一開始就有煙霧透過，發(fā)生瞬時穿透，并且在通常情況下穿透濃度基本不變，不隨時間的延長而增大。
在使用防毒面具時，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)環(huán)境中不同種類和性質(zhì)的有毒蒸氣、氣體、有害氣溶膠選擇合適的濾毒罐。GB 2890-1995中規(guī)定了8種類型的濾毒罐，其中帶過濾層的在罐上加注字母“L”。
