Способ выделения кислорода из воздуха

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕ(НИХ

РЕСПУБЛИК

y g В 01 О 53/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТКОЙ (21) 3328715/23-26 (22) 11.08.81 (46) 30.03.83. Бюл. И 12 (72) И.Б.. Розенкевич, 9.А. Сахаровский, E.Â. Иахонина и Б.В. фальковский (71) Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени химикотехнологический институт им. Д.И.Менделеева (53) 66. 074.3(088.8) (56) 1. Lester Н. Vogt et аl. Synthetic revers bIe oxygen - carrying

cheIates. - Chemical Revievos, 1963, 63, с. 269. ..2. Harek Blaszczyk, Stanislaw

Petri. Uptake of moIekular oxygen by соЬаlt (1I) compIexes with monoamines. - Roczniki Chemii", 1977, 51, с. 163. (54) (57)1 СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ КИСЛОРОДА

ИЗ ВОЗДУХА путем поглощения водным раствором соединений на основе аммиакатов кобальта (II) с последующим выделением кислорода из раствора при

SU„„1007709, A его регенерации, о т л и ч а ю щ и и -. с я. тем, что, с целью упрощения ре" генерации раствора, поглощение кислорода ведут в присутствии роданида щелочного металла. или этанола, а выделение его из раствора проводят под действием света.

2. Способ по и; 1, о т л.и ч а юшийся тем, что, с целью предот" вращения образования осадков в растворе, роданид щелочного металла вводят в количестве, обеспечивающем соотношение )Cо +) . (МН. 1: (СЮ 1 =

= 1: (I 0-100): (50-100), а при использовании этанола соотношение (Coal+3:(НН 13 поддерживают равным

1:: (60-100).

3. Сйособ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что регенерируемый раствор подвергают действию света с длиной волны 250-800 нм.

4. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что этанол вводят в количестве, обеспечивающем содержание его в растворе 30-60 об;3.

7 9 вводят этанол в количестве, обеспечивающем содержание его в растворе

30-60 об.4.

При использовании растворов на

I основе аммиакатов кобальта (11), содержащих роданид щелочного металла, соотношение концентраций (Со « :

:(NH+3: PCNS 3 выдерживают в пределах

1 : 110-100) : 150-100). В отсутст«2+ вие NH растворы, содержащие Со ф и CNS, не поглощают кислород из воздуха. При значениях С10 в растворе появляется осадок при любой концентрации 1СИ5 ). При (NH ): fCo2 .1 = 10 минимальное соотношение (CNS g (Со2«3, при котором не образуется осадок, равно 50.

В отсутствие CNS растворы аммиакатов кобальта (I I) после поглощения кислорода из воздуха не регенерируются под действием света. Изменение соотношения между реагентами в указанном выше диапазоне концентраций практически не сказывается на скорости поглощения кислорода из воздуза и на степени последующей регенерации раствора под действием света.

При использовании растворов на основе аммиакатов кобальта (1I), содержащих этанол, соотношение концентраций (Со «3: fNH ) выдерживают в пределах 1: (60-100), а этанол вводят в количестве 30-60 об.3. При значениях )NH+): jccP+) С 60 в растворе наблюдается образование осадков.

Уменьшение- концентрации этанола меньше 30 об.3 приводит к снижению степени регенерации раствора (после поглощения кислорода из воздуха} под действием света. Увеги чение концентрации этанола больше 60 об.4 приводит к образованию осадков в растворе.

Использование соотношения между концентрациями Со2«Й NH, а также количеств добавляемого этанола, указанных выше, практически не сказывастся на скорости поглощения кислорода из воздуха и на степени последующей регенерации раствора под действием света.

В качестве источника света используют лампу ДРШ - 500, обеспечивающую свет с длиной волны 250-800 нм, т.е. в диапазоне, охватывающем длины врлн солнечного света, использование которого при осуществлении данного способа является наиболее предпочтительным.

1 1007 0 .

Изобретение относится к техноло-гии разделения газовых смесей и может быть использовано для получения кислорода из воздуха с применением комп-. лексных соединений переходных металS лов.

Известен способ выделения кислорода из воздуха. обратимым поглощением кислорода водным раствором комплексного соединения ЬиС-салицилальдегид- Вр

° иминкобальт (II) I 1 J.

Недостатком этого способа является необратимое окисление части комплексного соединения при каждом цикле поглощения кислорода. 1S

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности является способ выделения кислорода из воздуха поглощением кислорода водным раствором аммиакатов кобальта (11) с последующим выделением кислорода из раствора и регенерацией комплексов путем, например, изменения рН раствора (2 g.

Согласно известному способу погл)р- gS щение кислорода проводят щелочными растворами аммиакатов кобальта:(11), а его выделение ведут путем добавления кислоты и создания кислотной среды. Для повторения цикла поглощения кислорода необходимо создать щелочную среду и т.д. Таким образом, недостатком этого способа является сложность процесса регенерации исходного раствора комплексного соединения из-за многократного добавления к нему растворов кислоты и щелочи.

Цель изобретения - упрощение регенерации раствора, предотвращение образования осадков в растворе. ао

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу выделения кислорода из воздуха, состоящему в поглощении кислорода водным раствором соединений на основе амМиакатов кобальта (!1), поглощение кислорода ведут в присутствии роданида щелочного металла или этанола с последующим выделением кислорода из раствора при его регенерации под действием света. Роданид щелочного металла вводят в количестве, обеспечивающем соотношение (Co ): jNH<): tCNS )= 1: (10-100): (50-100), а при использовании этанола соотношение (Со 3:(ИН 1 под- держивают равным 1 : (60-100), Оптимально используют при регенерации свет с длиной волны 250-800 нм, а также на стадии, поглощения кислорода

Соотношение .концентрации Концентрация

ССУ ):(йН4 ): (CNS ) С2Н50Н, об.3

1:65:0

1:100:65

1:100:10

1:10:100

0,025

О, 010

0,025

0,020

1:70:0

1-70:0

Составитель Г. Винокурова

Редактор С. Крупенина Техред С.Мигунова Корректор А. Оеренц

Тираж 686 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, N-35, Раушская наб., д. 4/5 .

Заказ 2182/8

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 10077

Пример. В вакууиированной кварцевой ампуле готовят 5 см водчого раствора комплекса при (Co +/= 0,05 моль/л и )Co +): (NH+g: (CNS =

1 .65:65 ° В ампулу вводят воздух при давлении 250 мм рт.ст. (объем газовой фазы 100 см ). Процесс поглощения кислорода из воздуха сопровождается уменьшением концентрации Со + в растворе за счет протекания реак- 10 ции

2Со + Og -ю СоО Со (1) (для упрощения символом Со обозначены комплексные соединения, погло. щающие кислород). Исходные комплексы 15

Со +являются парамагнитными, а продукт взаимодействия с 0 --диамагнитен, поэтому за концентрацией Со

-в растворе следят с помощью стандартного ЯМР-релаксометра. Через 1О ч 20 концентрация Со + в растворе практи; чески равна О.

Из газовой фазы удаляют оставший ся газ и раствор облучают светом " ртутной лампы ДРШ - 500. Через 20 ч И облучения концентрация Со + в раст09 4 .воре достигает 0,025 моль/л, а в газовой фазе появляется кислород в количестве, соответствующем стехио.метрии реакции (1). (Анализ газовой фазы проводят масс-спектрометрически на приборе МИ-1305).

В таблице приведены результаты опытов, проделанных по вышеописанной методике, но при других соотношениях между реагентами.

Все опыты проведены при концентрации Со + равной 0,05 моль/л (скорость процесса поглощения кислорода из воздуха уже я этих условиях определяется скоростью переноса кислорода из газовой фазы в жидкую, поэтому увеличение концентрации Со + до значения больше 0,1-0,2 моль/л, нецелесообразно.

Предлагаемый способ выделения кислорода из воздуха позволяет упрос- тить процесс регенерации раствора, ;так как при этом нет необходимости ,в операциях изменения кислотности раствора на стадии поглощения кислоl рода и его выделения иэ раствора. (Со ) после регенерации раствора