Химическая война

ГЛАВА XIII Поглотители[20]

Поглотители, применявшиеся в английских и американских респираторах и оказавшие гораздо лучшую защиту против ядовитых газов, чем маски прочих союзных или неприятельских держав, кроме Германии, состояли из смеси древесного угля и натронной извести, как было указано в предыдущей главе. Поглотитель противогазовой маски должен отвечать определенным требованиям, каковыми являются: энергия поглощения, поглотительная способность, универсальность защиты, механическая прочность, химическая стойкость, малое сопротивление дыханию, простота изготовления и доступность сырых материалов.

Энергия поглощения, или способность поглощать газы с большой скоростью, является наиболее важным свойством хорошего поглотителя. Обыкновенный человек, при усиленном движении, потребляет около 60 литров воздуха в минуту; в виду того, что вдыхание составляет немного более половины всего дыхательного процесса, общее количество газа, проходящего через респиратор в течение одной минуты, равняется приблизительно 100 литрам. Применяя эти данные к обыкновенному военному респиратору, получим среднюю линейную скорость протекающего через него воздуха, приблизительно, 80 cm в секунду. Поэтому каждая небольшая порция воздуха может пребывать в соприкосновении с поглотителем не более 0,1 секунды. Но ядовитый газ должен быть всегда удален нацело, хотя бы концентрация его не превышала ½%, так как даже мгновенное просачивание 0,001 % (10 частей на миллион) газа может причинить недомогание, а длительное просачивание весьма малых количеств некоторых газов может повлечь за собой очень серьезные последствия. Энергия древесного угля в современной противогазовой маске такова, что он в состоянии понизить концентрацию в 7.000 частей хлор-пикрина (на миллион) до 0,5 части (на миллион) менее, чем в 0,03 секунды.

Такое же значение имеет поглотительная способность, или способность каждой единицы веса поглотителя задержать наибольшее количество ядовитого газа. Продолжительность действия поглотителя должна, при обыкновенных концентрациях газа, измеряться днями. Необходимо, чтобы поглотитель прочно задерживал газ, а не вступал с ним в нестойкое соединение, которое при последующем вдыхании воздуха через респиратор могло бы распадаться; выделяя хотя бы даже следы ядовитого газа.

Поглотители должны быть рассчитаны на то, чтобы давать одинаковую защиту от различных типов ядовитых газов (vеrsаtilitу — гибкость). Необходимость соблюдения этого условия становится очевидной, если принять во внимание невозможность иметь отдельные респираторы для различных газов, а также и трудность быстрого и точного определения газов на поле сражения и вероятность введения новых неизвестных газов. К счастью все ядовитые газы обладают высокой реакционной способностью или имеют сравнительно высокую точку кипения и могут быть поглощены в большом количестве древесным углем.

Поглотители должны обладать механической прочностью, чтобы структура и пористость их не нарушались при перевозке или употреблении на полях сражений. Они не должны легко перетираться, так как получение даже небольшого количества мелких частиц может закупорить респиратор или образовать внутри его массы каналы, через которые газ пройдет, не будучи поглощенным.

В виду того, что респираторная коробка наполняется за несколько месяцев до употребления на позициях и должна служить для защиты солдата в течение долгого времени, пока не придет в негодность, очевидно, что только энергия и способность к поглощению последнего периода (но не начальная его сила) должна служить мерилом ценности поглотителя. Следовательно, поглотитель должен обладать большой химической стойкостью, т.-е. не быть подверженным химическому разложению, не реагировать с углекислым газом, не распадаться на составные части, не расплываться при употреблении и не оказывать вредного действия на металлическую коробку.

В хорошем поглотителе эти основные качества должны быть сбалансированы, вследствие чего наиболее пригодная для употребления химическая смесь должна являться как бы компромиссом для всех указанных требований.

Тот факт, что древесный уголь обладает способностью абсорбировать или конденсировать в своих порах некоторые газы, прочно задерживая их, был известен давно[21]. Вообще знали, что так называемый, животный уголь является наилучшим средством для обесцвечивания растворов сахара, что древесный уголь очень хорошо поглощает газы, а кокс, наоборот, имеет слабую способность к поглощению и к обесцвечиванию. Но причины этого явления оставались неизвестными, и создать спецификацию угля было невозможно. Для научных опытов обыкновенно применялся уголь кокосового ореха, в виду того, что еще 50 лет тому назад Гюнтер нашел, что этот уголь является наилучшим поглотителем для газов.

Первый уголь, примененный для поглощения хлора и фосгена, был получен из древесины красного кедра. В виду того, что он оказался весьма слабо защищающим против хлор-пикрина, было обращено внимание на скорлупу кокосовых орехов, как на исходный сырой материал. Уголь кокосовой скорлупы более всех других испытанных сортов отвечает требованиям хорошего поглотителя. Не следует, однако, думать, что исследование угля остановилось на этих опытах. В поисках за идеальным углем были испробованы почти все твердые растительные вещества. На ряду со скорлупой кокосового ореха, были подвергнуты исследованию косточки плодов и все разновидности орехов, имеющихся в Соединенных Штатах, до тропических сортов включительно, которые дали лучший уголь. Все деревья, в последовательном порядке по своей твердости, начиная с железного дерева и кончая обыкновенной сосной и елью, как оказалось, занимают второстепенное место по силе своего действия. Среди других материалов были испытаны: миндаль, арабские желуди, виноградные косточки, скорлупа бразильских орехов, зернышки апельсинов, китайские бобы, синтетический уголь (из каменного угля, ламповой копоти и т. д.), скорлупа бобов какао, зерна кофе, колосья зерновых хлебов, шелуха хлопковых семян, скорлупа фисташек, жмыхи и т. д. Хотя многие из перечисленных материалов могли быть применены в случае необходимости, но ни один из них не был в состоянии дать уголь столь же активный при равном oб’еме, как скорлупа кокосового или других твердых орехов.

Некоторое понятие о возрастании производства угля может дать повышение спроса на скорлупу кокосовых орехов. Когда началось изготовление масок, наш спрос на сырой материал для получения угля достигал 40–50 тонн в день; перед окончанием войны нам ежедневно было необходимо около 400 тонн скорлупы кокосовых орехов. Эта потребность превосходила в пять раз все количество кокосового ореха, собираемого в тропической Америке. (Сбор кокосовых орехов в Центральной Америке, Вест-Индии и на Карраибском берегу Южной Америки достигал ежегодно 131.000.000 орехов, что может покрыть ежедневный расход в 75 тонн). Наши требования составляли 1/10 всего количества орехов, собираемых на востоке, которое доходит до 7.450.200 орехов в год. Такой большой спрос делал невозможным заготовление материалов для угля в запас. Предпринятая Газовой Обороной кампания "Ешь больше кокосовых орехов" удвоила за короткий промежуток времени потребление их в Америке, а в октябре 1918 г., с помощью ввоза, мы в среднем стали получать ежедневно до 150 тонн скорлупы, благодаря закупкам на востоке.

Первое нагревание скорлупы кокосовых орехов для получения угля уменьшает их вес на 75 %. Очевидно, гораздо экономичнее было перевозить с востока орехи в виде угля, полученного по ту сторону Тихого Океана. Поэтому на Филиппинских островах был устроен угольный завод, и во все восточные страны разосланы агенты для закупки огромного количества кокоса. Дело начинало развиваться, когда было подписано перемирие, и завод успел отправить в Соединенные Штаты только 300 тонн угля из кокосовой скорлупы, имея к 11-му ноября 1918 года в складах запас угля в 1000 тонн.

В поисках за другими тропическими орехами было найдено, что орехи "когун" или "корозо", представляющие плод пальмового дерева "манако", являются наилучшими для производства поглощающего угля. Они растут гроздьями, подобно бананам или финикам, от одной до четырех на дереве, причем каждая дает от 60 до 75 фунтов орехов. Пальмы "манако" произрастают, главным образом, на западном берегу Центральной Америки, в низких болотистых областях, от Мексики до Панамы, но встречаются также на Карраибском берегу. Главным достоинством этих орехов в отношении получения угля является необыкновенная толщина их скорлупы: орехи имеют несколько более 3 дюймов в длину и около 2 дюймов в диаметре, но зерна очень малы. Ко времени заключения мира ежемесячный ввоз их достигал 4000 тонн. Неудобство, которое представляло употребление скорлупы "когун", состояло в том, что она содержит много кислоты, которая раз'едала джутовые мешки и вызывала разогревание куч орехов на складах.

Третьим источником для поглощающего угля были тропические орехи "слоновой кости" (ivory nuts), употребляемые в. большом количестве фабрикантами пуговиц. Этот материал мог доставляться в количестве 400–500 тонн в месяц и применялся после очистки от сора; но он был слишком дорог, так как при нормальных условиях шел на изготовление молочной кислоты.

Чтобы обеспечить производство угля достаточным количеством сырья, в качестве вспомогательных материалов употреблялись косточки абрикосов, персиков, вишень и скорлупа грецких орехов с берегов Тихого Океана. Американский Красный Крест начал с 13 сентября 1918 года их сбор по всей Америке. С этого времени и до заключения мира было собрано около 4000 тонн перечисленных материалов. Сборщики обращались ко всему населению Соединенных Штатов со следующим призывом: "помогите нам дать солдату хороший противогаз".

Как указывалось выше, первый уголь был изготовлен из красного кедра. Хотя при опытах с хлором он дал весьма удовлетворительные результаты, но против хлор-пикрина оказался бессильным. Для дальнейшего улучшения угля было желательно иметь некоторые руководящие теоретические данные. Считалось общепризнанным, что главным условием активности является мелкая пористость.

Действие угля зависит от его поглощающей способности, которая находится в зависимости от пористости. Чем больше поверхность угля по сравнении с его массой, т.-е. чем сильнее пористость и мельче зерна, тем большую ценность получает уголь. Еще другой фактор, повидимому, играет значительную роль. В виде гипотезы, Чаней высказал предположение, что активный уголь может быть получен по удалении из него углеводородов, которые, как он думал, должны образоваться при процессе обугливания. Так как углеводороды очень слабо летучи, то они препятствуют поглощению других газов или паров активным материалом. Для доказательства уголь красного кедра был нагрет в бомбе, соединенной с насосом, который высасывал из нее воздух. Хотя карбонизация, угля была произведена при 800°, различные газы и пары начали выделяться из него, начиная от 300°, и по охлаждении конденсировались в виде кристаллических пластинок.

Этот опыт не только подтвердил существование в угле соединений с водородом, но и показал, что одним из путей удаления углеводородов для архивирования угля является обработка его посредством окислителей.

Последние опыты убедили Чаней, что существуют две формы угля — "активная" и "неактивная"; активная форма характеризуется высокой способностью к поглощению газов, в то время, как неактивная форма этого свойства не имеет. В общем, температура, при которой образуется активная форма, лежит ниже 500–600 °C. Эта форма легко подвергается действию окислителей, в то время как бездеятельная форма обладает большей устойчивостью. Уголь, состоящий из слоев абсорбирующих и слоев углеводородов, известен под названием "первичного". Антрацит и смолистый уголь являются природными первичными углями, между тем как кокс содержит значительное количество неактивного угля, вследствие разложения углеводородов во время процесса приготовления.

"В виду изложенного, приготовление активного угля, очевидно должно было заключать в себе две стадии:

"Первая — образование пористого, аморфного угля при сравнительно низкой температуре.

"Вторая — удаление поглощение углеводородов из первичного угля и повышение его ноздреватости,

"Первая часть работы не представляет серьезных затруднений. Она состоит в сухой перегонке дерева или подобных ему материалов при сравнительно низкой температуре. Следует избегать отложения неактивного угля, получающегося от распада углеводородов при высокой температуре. Полученное вещество закладывается тонкими пластами в реторту, чтобы по возможности уменьшить соприкосновение углеводородных паров с раскаленным углем. Затем большую часть углеводородов удаляют прежде чем температура повысится до опасных пределов. Надо поддерживать медленное отсасывание, чтобы не допустить просачивания воздуха извне, но прибегать к окислению для повышения устойчивости угля не следует, так как это может быть выполнено при лучшем контроле и с меньшей потерей вещества в осо6ом процессе.

"Вторая часть работы состоит удалении поглощенных углеводородов из первичного угля и является гораздо более трудно выполнимой задачей. Чтобы удалить или разложить оставшиеся углеводороды, требуется продолжительное нагревание при довольно высокой температуре. С другой стороны, улетучивание и распад углеводородов при высокой температуре неизбежно влечет за собой образование неактивного угля, схожего по своему наружному виду с графитом, который не только совершенно инертен и не способен к поглощению, но и плохо поддается окислению. Общим методом, давшим наилучшие результаты, является удаление поглощенных углеводородов посредством комбинированного процесса окисления и перегонки, благодаря чему углеводороды с высокой точкой кипения расщепляются на более летучие вещества и удаляются при менее высокой температуре или при условиях, менее благоприятных для отложения неактивного угля. Расположение угля тонкими слоями и быстрый ток газа применяются для того, чтобы соприкосновение между улетучивающимися углеводородами и раскаленным активным углем продолжалось, по возможности, наименьшее время. Таким путем распад углеводородов при высокой температуре, с последующим отложением неактивного угля, может быть в значительной степени избегнут.

Рис. 67.

Редактор Дорнея для активирования (обработки) кокосового угля посредством пара.

1. Засыпка.

2. Дымовая труба.

3. Заслонка для угля.

4. Платформа.

5. Вход угла в трубу для активации (обработки).

6. Выход пара.

7. Зона активации (обработки).

8. Наблюд. отверстие.

9. Горелка.

10. Вход газа и воздуха.

11. Хромо-ник. трубки.

12. Впуск пара.

13. Хромо-ник. трубки.

14. Камера сгорания.

15. Фланцевые скрепления.

16. Дымовая труба.

17. Перегретый пар.

18. Предохранительный клап.

19. Горелка.

20.. Стружка алюндия.

21. Выход перегретого пара в доменную печь.

"Хотя главною задачей процесса активирования является удаление углеводородов путем окисления и отгонки, но одновременно здесь происходит другая очень важная реакция, а именно окисление самого первичного угля. Это окисление, несомненно, представляет известные выгоды, так как оно утончает стенки твердого угля, расширяет уже существующие в нем пустоты и увеличивает таким образом общую поверхность. Более того, наружные выходы капиллярных пор и трещин при этой реакции становятся шире и значительно облегчают доступ газа во внутренние части угля. Однако, когда раз'едание стенок переходит в уничтожение стенок между отдельными порами, оно скорее уменьшает, чем увеличивает поверхность угля, следствием чего должно являться понижение об'емной активности угля т. е. срока его службы.

"Поэтому ясно, что условия активирования должны быть подобраны и урегулированы таким образом, чтобы быстро окислять углеводороды и медленно — первичный уголь. Такое дифференцированное окисление не легко выполнить, так как находящиеся в угле углеводороды, содержат очень малое количество водорода и поэтому окисляются не легче, чем сам уголь. Сверх того, большинство углеводородов, которые подлежат удалению, заключены внутри зерен угля. С одной стороны, чтобы окислить углеводороды с требуемой быстротой, нужна высокая температура, с другой — нельзя употреблять слишком высокой температуры, если требуется экономно использовать первичный уголь. Допустимые колебания лежат узких пределах 50–70 градусов. Установлению оптимума температуры активирования зависит от выбора окислителя и других переменных; для воздуха она, как оказалось, лежит между 350° и 450° для пара — между 800° и 1.000°.

"Процесс активации воздухом имеет то преимущество, что он требует сравнительно низкой температуры. Его недостаток в том, что при нем происходит местное накаливание и чрезмерная трата первичного угля, вследствие чего получается уменьшение об'емной активности прежде, чем будут полностью удалены углеводороды. Вследствие этого, при обработке воздухом нельзя получить угля высшей активности".

Процесс обработки паром обладает тем недостатком, что происходит при такой высокой температуре, что регулирование ее становится почти невозможным, и возникают другие технические трудности. Его преимущество заключается в отсутствии местного накаливания. Следовательно, углеводороды могут бить удалены в большом количестве без непроизводительной траты первичного угля. Этим путем возможно получать весьма активный уголь.

Рис. 68.

Разрез сырой скорлупы кокосового ореха.

Увеличено в 146½ раз (лин. ув.).

Употребление пара имеет еще то преимущество, что дает равно успешные результаты при обработке всех сортов древесного угля. Материалы более низкого качества, в виду недостатка кокосовых орехов, будучи обработаны паром, давали уголь столь же хороший.

Активация током воздуха, пара и углекислого газа широко применялось Военно-Химической Службой для приготовления угля для противогазов.

Рис. 69.

Разрез обугленной скорлупы кокосового ореха.

Лин. увелич. 146½.

Вышеприведенные данные прекрасно иллюстрируются микрофотографическими снимками, представленными на ряде рисунков, от 68 до 71. Рис. 68 изображает поперечный разрез сырой скорлупы кокосового ореха, вырезанный перпендикулярно его длинной оси. На нем видны плотно сжатые, толстостенные так называемые "каменные" клетки, характерные для всех твердых и плотных ореховых скорлуп. Рис. 69 дает фотографию подобного же сечения той же скорлупы ореха, после ее обугливания. Так как фотографии сняты при вертикальном освещении на темном фоне, то все впадины и пустоты кажутся черными, между тем как самый уголь кажется белым. Из этих фотографий ясно видно, что крупно-зернистая структура, присущая скорлупе, сохраняется почти целиком в продукте обугливания. Рис. 70 и 71 показывают, при более крупном увеличении, обугленный продукт до и после активирования. Как и на предыдущих рисунках, темные места представляют пустоты, имеющие малое, почти ничтожное влияние на поглотительную способность угля; белые места изображают уголь. На рис. 70 (неактивированный) уголь между пустотами кажется почти компактным; на рис. 71 (активированный) он получает определенное зернистое строение. Зернистая структура, ясно видная при большим увеличении (в 1000 раз), показывает, повидимому, то повышение пористости, от которой в действительности зависит поглотительная способность. Фотографии, следовательно, вполне ясно представляют насколько увеличивается пористость вследствие обработки":

Рис. 70.

2-минутный уголь, не активированный.

Увеличено в 732 раза.

Большой спрос на уголь и необходимость подвергать активированию различные материалы, помимо кокосовых орехов, привели к устройству печи Дресслера, которая имеет многие преимущества перед аппаратом Дорсей.

"Печь Дресслера принадлежит к типу печей, применяемых, обыкновенно, при производстве керамических изделий. Горн ее выложен внутри огнеупорным кирпичом и имеет около 190 фут. длины, 12 фут. ширины и 9 фут. вышины обыкновенной кирпичной кладки. Уголь нагружается на мелкие лотки из туго-плавкого материала, которые ставятся на маленькие вагонетки, около 120 лотков на вагонетку. Вагонетки вкатываются в печь через двойную дверь, и уголь остается в горячей части печи при температурё в 850 °C около 4 часов. Вода разлагается при этом на составные части и, чтобы преградить доступ внешнему воздуху, поддерживается повышенное давление. Печь отапливается газом, и уголь активируется паром в присутствии газов, образующихся при горении.

Рис. 71.

Активированный паром 31-минутный уголь.

Увеличено в 732 раза.

"При такой обработке уголь получает высокую. степень активности без обычной большой потери материала. Повидимому, условия процесса позволяют окислителю глубоко проникать в частицы угля, не повышая поверхности сгорания, как это наблюдается при обыкновенном активировании паром. Вместимость печей этого типа ограничивается только их размерами.

Преимущества их нижеследующие:

1. Высокое качество продукта.

2. Малая потеря в весе и об’еме.

3. Большая мощность.

4. Минимальная стоимость устройства и эксплоатации.

5. Простота и дешевизна процесса обработки.

6. Применяемость для активирования всех сортов угля.

7. Наличность готовых печей этого типа".

Рис. 71.

Поперечный разрез тунельной печи Дресслера, приспособленной к активации (обработки) угля.

1. Железная скрепа.

2. Свод печи.

3. Огнеупорный кирпич.

4. Трепел.

5. Камера сгорания.

6. Стенки печи.

7. Простой кирпич.

8. Песок.

9. Стальной каток.

10. Огнеупорный кирпич.

11. Прокладка из огнеупорного кирпича.

Первые опыты были произведены с особым сортом антрацита (не слоистого и имеющего раковистый излом). Продолжительность действия его поглощающей способности равнялась 560 минутам, вместо 360 минут жизненности угля кокосовых орехов, активированный воздухом, и 800–900 минут того же угля, активированного паром.

Попытка Отдела Газовой Обороны поставить в крупном масштабе активирование антрацита в вертикальных газовых ретортах в Дерби (Коннектикуте) не удалась. Антрацит обугливался при 900°, затем подвергался действию пара, при чем обработанный паром уголь получал лишь немногим большую плотность, чем первичный, и делался местами блестящим, местами шероховатым, вследствие образования налета. Когда углеводороды, разлагаются при высокой температуре, то частицы обработанного угля получают структуру графита, являются неактивными, окисляются с трудом и ослабляют или даже препятствуют активации нормального угля, на котором они осаждаются. Это открытие дало возможность перейти к успешной обработке антрацита. Первыми условиями ее было понижение до минимума распада при высокой температуре, удаление или окисление углеводородов по мере их образования и, особенно, недопущение газов из более холодных частей аппарата приходить в, соприкосновение с углем, имеющим гораздо более высокую температуру. На основании этих данных в Спрингфильде был устроен завод, который стал производить до 10 тонн в день 150 — 300-минутного угля из простого антрацита. Это количество составляло 1/3 всего производства того времени, и полученный вновь антрацитный уголь стали смешивать с приготовляем в Астории углем из ореховой скорлупы, благодаря чему недостаток материала для респираторов в октябре 1918 года был восполнен.

Дальнейшее наблюдение показало, что осыпь, остающаяся от перетирания и просеивания угля из кокосовой скорлупы и достигающая 50 % выхода всего продукта, может быть мелко размолота, смешана со связующим веществом и прокалена подобно обыкновенному углю. Вследствие того, что обработка газом при этом процессе не нужна, получаемый уголь сохраняет почти те же качества, как и уголь из целой скорлупы. Завод для утилизации осыпи кокосового ореха был выстроен в Астории. Полученный продукт был назван "коалитом".

Самое большое преимущество скорлупы кокосовых орехов, как материала для поглощающего угля, состоит в том, что она обладает большой плотностью и, следовательно, может быть обращена в массу с большим количеством мелких пор, между тем как менее плотные сорта деревьев, в роде кедра, дают более крупную ноздреватость, которая имеет несравненно меньшую ценность. Уголь кокосовых орехов довольно трудно окисляется, что позволяет производить избирательное окисление более простым путем. Спрессовывая уголь различных сортов деревьев, можно сделать из них древесный уголь, почти равный по качествам углю из скорлупы кокосовых орехов.

Нагревая ламповую копоть с серой и спрессовывая смесь, удалось приготовить уголь, имеющий приблизительно ту же продолжительность действия, как и уголь кокосовых орехов. Эмульсируя сажу в жидкой смоле, можно было получить уголь, который оказывался действительным против хлор-пикрина в течение 400 минут, еще до обработки паром. Это казалось настолько заманчивым, что возник проект изготовить в Вашингтоне тысячу или более фунтов указанного продукта, чтобы подвергнуть его испытанию. Проект не был приведен в исполнение, вследствие прекращения всех работ по исследованию. Преимущество такого продукта должно было состоять в более однообразном распределении связующего вещества.

Вместо непосредственной обработки паром антрацита, его обращали в порошок, смешивали со связующим материалом и спекали в виде палочек, которые потом перемалывались и обрабатывались паром. Получаемый уголь, известный под названием "карбонита", имел несколько меньшую активность, чем смеси ламповой копоти, но зато был гораздо дешевле. Завод, построенный для ежедневного изготовления 40 тонн антрацитного порошка, давал в день 10 тонн активного угля, за исключением потерь от размалывания и обработки паром. Завод гарантировал поставку поглотителя, действующего в течение 600 минут против хлор-пикрина.

После подписания мирного договора Чаней поднял вопрос о том, каким способом немцы изготовляли свой уголь. Германский уголь был сделан из хвойного дерева и считался почти таким же хорошим, как и наш, хотя исходный материал был несравненно худшего качества. Через месяц Чаней открыл способ производства немецкого угля, приготовил его сам и доказал, что он был во много раз хуже нашего. Немцы пропитывали дерево хлористым цинком, обугливали его при температуре красного каления и вымывали большую часть хлористого цинка. Когда хлористый цинк был найден в немецком угле, то думали, что его прибавляли уже после того, как уголь был готов. Поэтому уголь нагревали с соляной кислотой, что улучшало действие его против хлор-пикрина. Затем немецкий уголь, в том виде, в каком он имелся, включая мелкую пыль, был сравнен с американским, просеянным через сито № 8 — 14. Наиболее серьезной ошибкой было то, что его испытывали только на высокие концентрации хлор-пикрина. Немецкий уголь имеет сравнительно крупную пористость, вследствие чего газы высоких концентраций поглощаются им довольно хорошо, но газы низких концентраций далеко не сполна. В результате, немецкий уголь был оценен в 4 или 5 раз выше своих достоинств.

Нижеследующая таблица представляет сравнение углей, полученных из разнообразных материалов. Метод активирования был для всех их одинаков, и время обработки избрано то, которое способно дать наивысшее время службы угля в респираторе. Результаты защиты против хлор-пикрина представляют в грубых чертах сравнительную ценность угля, полученного из различных сырых материалов при указанном способе активации.

Германский древесный уголь × 200.

Рис. 73.

Еловый уголь.

Сравнение различных сортов угля, активированного в лаборатории.

"В заключение небезынтересно сравнить угли, применявшиеся главными воюющими державами, между собой и с вышеуказанными лабораторными препаратами. Цифровые данные относительно этих улей приведены в нижеследующей таблице:

Сравнение углей, применявшихся различными воюющими странами.

"Очевидно, что продолжительность действия этих углей был гораздо менее полученной при лабораторных опытах. Но, при необходимости производства в крупном масштабе, количество и быстрота имеют более важное значение, чем абсолютно высокие качества продукта. В этом отношении необходимо указать, что уголь кокосового ореха, изготовлявшийся в Соединенных Штатах, даже в ноябре 1918 года был гораздо ниже по качеству, чем лабораторные образцы, сделанные из того же самого сырого материала. Происходило это не оттого, что производство высокоактивного угля в крупном масштабе нельзя было наладить, — возможность изготовления 50-мин. угля в большом количестве была даже доказана в мае 1918 года, — но обработка такого рода требовала в два или три раза больше сырого материала, в пять раз больше аппаратов, чем их имелось в наличии, и вызывала необходимость более длительного нагревания и сопряженной с ним большой потери угля.

Следует указать далее, что увеличение продолжительности действия угля против хлор-пикрина с 18 до 50 мин. не представляет собой соответственного увеличения его ценности во время полевой службы. Отчасти это зависит от того, что увеличение поглощения при опытах с высокими концентрациями в действительности происходит от конденсации газа в капиллярах, которое как уже указывалось, не имеет реального значения. Гораздо более важно то обстоятельство, что наиболее опасные газы, употреблявшиеся для военных целей, задерживается не одним поглощением, а комбинацией поглощения с химической реакцией, для каковой цели 18-мин. уголь в общем, столь же пригоден, как и 50-минутный".

Поглощающая способность различных углей против различных газов.

Результаты опытов выражаются в минутах и приведены к одинаковым концентрациям и величине частиц.

Уголь не является универсальным, абсолютно-удовлетворительным поглотителем, так как он с одной стороны слишком слаб для некоторых кислотных газов, обладающих большой летучестью, каковы фосген и цианисто-водородная кислота, с другой стороны не обладает способностью к окислению требуемою для некоторых газов. Для устранения этих недостатков оказалось необходимым прибавлять к углю какой-либо щелочной окислитель. Материалом, избранным для этой цели является зерненая натронная известь, содержащая марганцевокислый натр. Она действует, так сказать, как резервуар большой емкости, способный задерживать наиболее летучие кислоты и окисляющиеся газы.

Получение удовлетворительной натронной извести было нелегкой задачей. Основные требования таковы: Ее активность не имеет существенного значения, так как уголь с чрезвычайной быстротой поглощает газ и затем медленно отдает его натронной извести. Поглотительная способность, наоборот, особо важна, так как натронная известь должна задерживать в виде химического соединения весьма большое количество ядовитых газов. Достигнуть одновременно химической стойкости и механической прочности очень трудно. Последняя задача оставалась долгое время открытой, пока война не потребовала настоятельным образом ее разрешения.

Точный состав натронной извести, находившейся в употреблении в действующей армии, подвергался время от времени значительным видоизменениям, когда находили желательным изменить подбор сырых материалов или методы производства. Средняя приблизительная формула, которая показывает соотношение между различными составными частями натронной извести, выражается следующим образом:

Состав влажной смеси.

После просушивания.

После обрызгивания.

Способ производства имеет до известной степени 6оляше значения, чем состав, и был предметом многочисленных исследований, доходивших до мельчайших подробностей. Принятый в конце концов способ состоит в изготовлении пластической массы из извести, цемента, кремнезема, едкого натра и воды, которую помещают пластами на решета с проволочным дном и дают вязкой массе сгущаться в продолжение 2 или 3 дней, при строгом контроле условий. Затем массу высушивают, перетирают, просеивают через грохота № 8 —14 и, наконец, обрызгивают крепким раствором марганцовокислого натра посредством специального пульверизатора. Процесс обрызгивания является недавним изобретением, и большая часть натронной извели приготовлялась ранее простым введением марганцовокислого натра в начальную сырую смесь. При применении процесса обрызгивания пришлось преодолеть много трудностей, но он, действительно, дает гораздо лучший окончательный продукт и гарантирует значительную экономию перманганата, который раньше утрачивался во время просушки, оставаясь в осыпи.

Известь. Гидрат извести представляет собой основу поглотительной способности натронной извести. Высушенные зерна готового поглотителя содержат около 50 % извести, и благодаря ее присутствию происходит в химическом смысле поглощение всех газов.

Цемент. Цемент придает твердость, необходимую для того, чтобы поглотитель противостоял невзгодам полевой службы. Он несколько понижает поглотительную способность натронной извести, вследствие чего является спорным вопросом, может ли увеличение плотности, которое дает прибавление цемента, уравновесить уменьшение поглощения, которое им вызывается.

Силикатная основа (Kieselguhr). Уменьшение поглощающей способности, вызываемое присутствием цемента, легко компенсируется введением сравнительно малого по весу, но значительного по об'ему количества кремнезема. В некоторых случаях, повидимому, происходит реакция между известью и кремнеземом, следствием которой является небольшое увеличение твердости.

Едкий натр. Едкий натр имеет две основные функции в зернах натронной извести. Во-первых, небольшое количество его придает зерну значительно большую активность; второй функцией является поддержание необходимой влажности. Его содержание воды (приблизительно 13–14 % после обрызгивания) очень важно для обеспечения максимума поглощения газов.

Марганцевокислый натр. Функция марганцовокислого натра состоит в окислении некоторых газов, подобно мышьяковистому водороду[23], и обеспечении защиты против возможного появления новых газов. Чистота растворов марганцовокислого натра является одним из важнейших условий устойчивости натронной извести. Необходимо было, следовательно, выработать специальные условия его производства, Два способа были предложены и с успехом применены на практике.

Необходим также тщательный отбор материалов, и эта фаза работы много способствовала установлению окончательного типа натронной извести.