Амос Фрайс - Химическая война

Предварительное изучение вопроса показывало, что всякий фильтр для малых частиц дыма должен обладать высоким сопротивлением на единицу площади, но что общее сопротивление должно быть относительно низким. С целью обеспечить большую поверхность, необходимую для уменьшения общего сопротивления производились опыты по трем направлениям: пытались устроить фильтр в мешке, чашке или чехле, которые окружали бы внешнюю сторону коробки, конструировать достаточно компактное приспособление для помещения его внутри коробки, или, наконец, употреблять фильтр, как отдельную часть, которая могла быть присоединена в коробке с помощью трубки.

Исследование всевозможных фильтрующих материалов показало, что только два из них давали надежду на успех, а именно, бумага и войлок.

Известие о том, что англичане изобрели креповую бумагу для фильтров из сульфитной целлулозы, повело к интенсивному изучению этого вещества Отделом Военно-Химической Службы.

В общем приходится сказать, что. усовершенствование бумажных фильтров (в форме листов) не имело большого успеха. Бумага, дававшая необходимую защиту, не выдерживала требований на сопротивление. Причина этому, вероятно, кроется в способе приготовления бумаги. Бумажная масса помещается на решетку фурдриньеровской машины при условиях, которые не допускают однообразия в расположении волокон и, следовательно, нет однообразия и в размере пор. Для того, чтобы устранить большие отверстия, позволяющие дыму быстро проходить через бумагу, последняя должна подвергаться прессованию, с целью уменьшить поры до надлежащей величины. При этом, вместе с уменьшением размера пор, приблизительно в равной мере возрастает величина сопротивления, но вне всякой пропорциональности к повышению защитной способности. В конце концов была получена бумага весьма удовлетворительных качеств, но сопротивление ее было слишком велико, и приходилось увеличивать полезную поверхность фильтрации, что повело к устройству фильтра типа гармонии. Этот тип не мог получить широкого распространения, вследствие того, что требовал большого количества ручной работы при сборке. Недостаток однообразия в одном слое мог быть устранен с известным успехом устройством фильтров, содержащих от 40 до 80 слоев ткани или креповой бумаги, так как, по теории вероятностей, нельзя было ожидать, что крупные поры встретятся в нескольких последовательных слоях. Такой фильтр применялся англичанами, но так как защитная способность его стояла несравненно ниже войлочных фильтров, то он был отвергнут в Соединенных Штатах.

Рис. 104.

Коробка с бумажным фильтром «пышка».

В так называемом креповом фильтре "пышка" применялась бумага в виде ткани. Вместо однообразия по вертикальному направлению через слой, его искали по горизонтальной оси, параллельной листу. Действительность такого фильтра была меньше, чем войлочного. Вдобавок серьезное затруднение представляла резка столба бумаги для придания ей надлежащего вида, так что от него пришлось окончательно отказаться вследствие трудности производства.

Изучение войлочных фильтров началось приблизительно с июня 1918 года. Вначале производство встретило большие затруднения, так как войлок, пригодный для этой цели должен изготовляться с особой тщательностью, а условия военного времени не легко позволяли установить надлежащий контроль. Однако, в силу того, что изготовление войлока состоит в однообразном распределении волокон (весь процесс производства войлока представляет постепенную паковку волокон в относительно малый об'ем), простота работы обеспечивала большую степень успеха, чем это имело место при изготовлении бумаги. Очень хорошие фильтры были получены при употреблении войлока. Тем не менее имеется два серьезных возражения по поводу его применимости. Во-первых, большая стоимость фильтра (свыше доллара за фильтр к юнцу войны), во-вторых, промышленное значение товара. Вследствие этого является весьма желательным найти материал, более дешевый и имеющий меньшее промышленное значение.

Как раз перед заключением перемирия Лонг-Айлендская лаборатория Отдела Защиты от газов выпустила так называемую "коробку обр. 1919 г.", состоящую из овального, металлического, покрытого отверстиями вместилища для поглотителей газов, снабженного центральной плоской трубкой с отверстиями для дыхания и наконечником к ней. После того как этот внутренний резервуар наполнен химическими веществами для поглощения, на него надевается наружный чехол с фильтром, верхний край которого припечатывается к внутреннему резервуару.

Были сделаны попытки применять к этим коробкам бумажные фильтры, обертывая их слоями бумаги. В некоторых случаях между слоями бумаги прокладывались слои марли или сетки, применяемые против москитов, для придания фильтрам механической прочности и облегчения прохождения воздуха. Тот факт, что многие фильтры оказывали хорошую защиту против дымов, показывает, что этот тип и материал допустимы для применения, но операция обертывания и запечатывания требует столь тщательной работы и такого строгого контроля, что даже при самом большом искусстве и внимании почти нельзя избежать недочетов.

Рис. 105.

Коробка с войлочным фильтром обр. 1919 г.

Возможность недостатков и трудность выполнения делает этот способ изготовления фильтров нежелательным.

Тольман, Уэлс и Герке при работе над ядовитыми дымами развили следующую теорию дымовых фильмов.

Явления, происходящие при фильтровании, чрезвычайно сложны, но общий характер процесса может быть изложен в простой форме на основании кинетики малых частиц, из которых состоят дымы.

Фильтр можно рассматривать, как ряд малых капилляров, через которые медленно проходит дым. Напрасно было бы предполагать, что для того, чтобы фильтрация имела место, капилляры фильтра должны быть меньше дымовых частиц; частицы диффундируют через стенки капилляров и, можно думать, что в типичных фильтрах это является основанием метода удаления дымовых частиц с диаметром 10 –4 cm .

Согласно указанному взгляду и характеру фильтрации дыма, наиболее важными факторами в этом процессе являются: 1) Брауновское движение дымовых частиц, 2) площадь и строение внутренней поверхности фильтра, 3) общий поток дыма и 4) сила притяжения между поверхностью фильтра и частицами дыма. Первые три фактора определяют количество частиц, попадающих в сферу взаимодействия с поверхностью фильтра, четвертый фактор определяет шансы или вероятность того, насколько стойко каждая частица дыма пристает к фильтру.