Химический поглотитель диоксида углерода

Изобретение относится к составам поглотителей диоксида углерода, применяемых в средствах защиты органов дыхания. Поглотитель диоксида углерода выполнен в виде листового материала. Поглотитель состоит из гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов, воды тканого или нетканого щелочестойкого материала с низкой поверхностной плотностью и волокон гидрофобных полимеров, имеющих длину 2-100 мм и толщину 10-1000 мкм. Поглотитель содержит компоненты при следующем соотношении (% мас.): гидроксиды щелочных и/или щелочноземельных металлов - 64÷86,5, волокна гидрофобных полимеров - 0,2÷5, волокнистый материал - 1,3÷6, вода - 12÷25. Изобретение обеспечивает улучшение эксплуатационных характеристик химического поглотителя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к составам поглотителей, применяемых в средствах защиты органов дыхания человека, и может быть использовано в производстве химического поглотителя диоксида углерода СО2.

Известен химический поглотитель диоксида углерода в виде листового материала, предназначенный для использования в системах жизнеобеспечения человека (заявка WO 2009/139664, МПК B01J 20/04, 2009 г.), состоящий из гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов, волокнистого материала и воды, в котором водная дисперсия гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов располагается между слоями волокнистого материала. В качестве волокнистого материала используют тканый или нетканый щелочестойкий материал с низкой поверхностной плотностью (стеклобумага, термостойкие негорючие материалы типа Nomex, Kevlar, Русар, Арселон и др.). Химический поглотитель имеет существенный недостаток, заключающийся в отсутствии прочного скрепления волокнистого материала и гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов. Активные частицы свободно размещены между слоями волокнистого материала, из-за чего при эксплуатации или под воздействием различных механических нагрузок на химический поглотитель (например, транспортировка) наблюдается его пыление, крошение, что приводит к снижению эксплуатационных характеристик химического поглотителя. Кроме того, наличие большого количества мелкодисперсной фракции может вызывать химические ожоги верхних дыхательных путей человека.

Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик химического поглотителя.

Задача решается тем, что химический поглотитель диоксида углерода в виде листового материала, состоящий из гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов, воды и волокнистого материала, в качестве которого используют тканый или нетканый щелочестойкий материал с низкой поверхностной плотностью, содержит волокна гидрофобных полимеров при следующем соотношении компонентов (% масс.):

гидроксиды щелочных и/или щелочноземельных металлов 64÷86,5
волокна гидрофобных полимеров 0,2÷5
волокнистый материал 1,3÷6
вода 12÷25

В качестве гидрофобных волокон могут быть использованы полиолефиновые волокна (полиэтиленовые, полипропиленовые и др.), фторопластовые волокна и др. с длиной 2-100 мм и толщиной 10-1000 мкм.

Гидроксиды щелочных и/или щелочноземельных металлов являются активными частицами, поглощающими СO2.

Волокнистый тканый или нетканый щелочестойкий материал с низкой поверхностной плотностью является формообразующим и армирующим компонентом, препятствующим выносу тонкодисперсного порошка гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов из структуры химического поглотителя.

Вода, входящая в состав химического поглотителя, участвует в процессе хемосорбции СО2, который осуществляется на поверхности химического поглотителя через поверхностную пленку щелочного раствора.

Волокна гидрофобных полимеров, будучи гибкими, прочными и эластичными, играют роль структурирующей и упрочняющей добавки, создавая армирующую сетку, удерживающую активные частицы, что препятствует разрушению материала и уносу активных частиц потоком газа. Введение волокнистого материала непосредственно в структуру поглотителя позволяет существенно снизить процесс механического разрушения химического поглотителя при эксплуатации.

Ввиду своей гидрофобности полимерные волокна не смачиваются щелочным раствором, в результате чего создаются каналы вблизи волокна (рисунок 1). Как видно по микрофотографии, в химическом поглотителе имеются дополнительные каналы вблизи волокна диаметром около 10 мкм, за счет чего улучшается диффузия газа в толщу химического поглотителя, что приводит к увеличению его сорбционной емкости.

При уменьшении количества волокон гидрофобных полимеров не наблюдается увеличение механической прочности химического поглотителя. При увеличении количества волокон из гидрофобных полимеров наблюдается их комкование, а при дальнейшем формовании листа химического поглотителя наблюдается большой разброс по толщине.

Использование волокон из гидрофобных полимеров длиной менее 2 мм не приводит к удержанию активных частиц в структуре материала, более 100 мм - приводит к получению материала неоднородной структуры, наличию уплотнений и полостей в объеме химического поглотителя, что негативно сказывается на его эксплуатационных характеристиках.

Использование волокон из гидрофобных полимеров толщиной менее 10 мкм не приводит к улучшению эксплуатационных характеристик химического поглотителя ввиду того, что толщина волокон из гидрофобных полимеров становится меньше размера активных частиц, более 1000 мкм - приводит к образованию каналов вблизи волокна большего диаметра, что приводит к частичному беспрепятственному прохождению содержащей СО2 газовоздушной смеси (ГВС) через поглотитель без ее очистки.

Химический поглотитель получают следующим образом. Готовят дисперсию, состоящую из гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов, воды и волокон гидрофобных полимеров путем механического смешения исходных компонентов. Полученную дисперсию заключают между слоями волокнистого тканого или нетканого щелочестойкого материала и формуют листовой материал, который сушат до остаточного содержания воды 12-25% по массе.

Пример 1

Полипропиленовые волокна длиной 2 мм, толщиной 10 мкм, массой 10 г (2% по массе в составе химического поглотителя) смешивают с водой объемом 310 мл и перемешивают для равномерного распределения волокон в смеси. В приготовленную смесь при постоянном перемешивании добавляют гидроксид калия ГОСТ 24363-80 массой 25 г (5% по массе) и гидроксид кальция ТУ 2611-094-00187895-2000 массой 350 г (70% по массе). Полученную дисперсию помещают в проницаемую оболочку в виде рукава размерами 200×1250 мм из Айрлайд-материала ТУ 8390-001-13429727-2011 массой 25 г (5% по массе) и формуют листовой материал, после чего сушат его до остаточного содержания воды 18%.

Пример 2

Фторопластовые волокна длиной 100 мм, толщиной 30 мкм, массой 1,2 г (0,2% по массе) смешивают с водой объемом 400 мл и перемешивают для равномерного распределения волокон в смеси. В приготовленную смесь при постоянном перемешивании добавляют гидроксид лития ГОСТ 8595-83 массой 519 г (86,5% по массе). Полученную дисперсию помещают в проницаемую оболочку в виде рукава размерами 200×1250 мм из полипропиленового нетканого материала спанбонд ТУ 8390-002-71242729-2005 массой 7,5 г (1,3% по массе) и формуют листовой материал, после чего листовой материал сушат до остаточного содержания воды 12%.

Пример 3

Полиэтиленовые волокна длиной 20 мм, толщиной 1000 мкм, массой 25 г (5% по массе) смешивают с водой объемом 400 мл и перемешивают для равномерного распределения волокон в смеси. В приготовленную смесь при постоянном перемешивании добавляют гидроксид кальция массой 320 г (64% по массе). Полученную дисперсию помещают в проницаемую оболочку в виде рукава размерами 200×1250 мм из материала спанбонд массой 30 г (6% по массе) и формуют листовой материал, после чего листовой материал сушат до остаточного содержания воды 25%.

Сорбционную емкость химических поглотителей исследовали в динамической трубке при следующих условиях:

объемный расход ГВС 7,0±0,3 дм3/мин
объемная доля СO2 в ГВС 4±0,1 %
температура ГВС 23±1°С
влажность ГВС 85±5 %

Находили время защитного действия до достижения объемной доли СO2 в ГВС на выходе из динамической трубки 1%.

Оценивали массовую долю мелкодисперсной фракции, образующейся при механических нагрузках, имитирующих транспортирование химического поглотителя.

Для проведения сравнительных исследований был изготовлен образец химического поглотителя диоксида углерода по примеру 1 заявки WO 2009/139664.

Результаты исследований представлены в таблице 1.

Как видно по данным таблицы 1, предлагаемый химический поглотитель имеет большие сорбционную емкость на единицу массы и время защитного действия, чем по заявке WO 2009/139664, а также характеризуется практически полным отсутствием мелкодисперсной фракции после воздействия механических нагрузок.

1. Химический поглотитель диоксида углерода для средств защиты органов дыхания человека, состоящий из гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов, воды и волокнистого материала, в качестве которого используют тканый или нетканый щелочестойкий материал с низкой поверхностной плотностью, отличающийся тем, что химический поглотитель диоксида углерода дополнительно содержит волокна гидрофобных полимеров с длиной 2-100 мм и толщиной 10-1000 мкм при следующем соотношении компонентов (% мас.):

гидроксиды щелочных и/или щелочноземельных металлов 64÷86,5
волокна из гидрофобных полимеров 0,2÷5
волокнистый материал 1,3÷6
вода 12÷25

2. Химический поглотитель по п. 1, отличающийся тем, что в качестве волокон гидрофобных полимеров используют полиолефиновые волокна (полиэтиленовые, полипропиленовые), фторопластовые волокна.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу получения гидрогелей, которые могут использоваться в качестве сорбентов для связывания катионов металлов, в частности в процессах утилизации жидких радиоактивных отходов.

Изобретение относится к области получения ионообменных материалов и сорбентов. Предложен способ получения волокнистого ионита для извлечения скандия, включающий аминирование полиакрилонитрильного волокна 35-40%-ным раствором этиленамина при температуре 90-100°C, и фосфорилирование аминированного волокна фосфористой кислотой в кислой среде в присутствии формалина при температуре 90-100°C в течение 4,5-5 часов.
Изобретение относится к получению сорбентов для извлечения ионов металлов из водных сред. Предложен способ получения сорбента рутения, заключающийся в осуществлении процесса сорбции сульфид-ионов на гранулированном макропористом анионите с последующей конденсацией сорбированных сульфид-ионов с формальдегидом.

Изобретение относится к технологии получения полимерных сорбентов, используемых для локализации, ликвидации, сбора и очистки загрязненной среды от нефти и нефтепродуктов.

Группа изобретений относится к макропористым композитам, наполненным дисперсными частицами сорбента, включенного в полимерную фазу стенок макропор. Композиция для получения заявленного материала содержит полиэлектролит, дисперсный наполнитель, представляющий собой частицы сверхсшитого полистирола сорбента и воду.

Изобретение относится к сорбентам для очистки вод от нефтепродуктов. Сорбент получают растворением отходов полиэтилентерефталата в органическом растворителе.

Изобретение относится к полимерной системе, обладающей селективностью адсорбции по размерам и, в частности, к полимерным системам, имеющим множество пор, в том числе транспортные поры, и отрицательный ионный заряд на их поверхности.

Изобретение относится к композиции для получения сорбента для очистки загрязненных объектов от нефтепродуктов. Композиция содержит следующие компоненты в масс.

Изобретение относится к сорбентам на основе гранулированных активированных углей, модифицированных полипирролом, используемых в медицине. Предложено два электорохимических варианта способа изготовления сорбента.

Изобретение относится к области получения сорбционных материалов и может быть использовано для извлечения и разделения благородных и тяжелых металлов. Способ синтеза комплексообразующего сорбента заключается в следующем.

Изобретение относится к области получения неорганических сорбентов для очистки вод от мышьяка. Гидроксид магния смешивают с гидратированным хлоридом железа в мольном отношении магния к железу от 1,5 до 6,0.

Изобретение относится к способам получения химического поглотителя диоксида углерода, используемого в индивидуальных дыхательных аппаратах. Способ получения химического поглотителя диоксида углерода заключается в приготовлении суспензии гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов путем растворения в воде гидроксидов щелочных металлов с последующим добавлением гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов.

Изобретение относится к способам получения структурированных продуктов для регенерации воздуха, используемых в индивидуальных дыхательных аппаратах (ИДА). Способ получения регенеративного продукта включает смешение стабилизированного сульфатом магния раствора пероксида водорода с гидроксидами калия и натрия, нанесение полученного щелочного раствора пероксида водорода на индифферентную пористую матрицу и последующую дегидратацию жидкой фазы на матрице.

Изобретение относится к способам получения поглотителей диоксида углерода. Осуществляют приготовление водной суспензии гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов, наносят суспензию на подложку из пористого материала, проводят формование и сушку.

Изобретение относится к адсорбентам для средств защиты органов дыхания. Химический поглотитель диоксида углерода содержит следующие компоненты (% масс.): гидроксид кальция и/или гидроксиды щелочных металлов - 64÷72, поливиниловый спирт - 8,5÷13, пористая листовая подложка - 2,5÷5, вода - 10÷25.

Изобретение относится к получению сорбента, применяемого для тонкой очистки технологических и отходящих газов. Способ получения включает смешение в ультразвуковом устройстве гидроксида алюминия, негашеной извести и основного карбоната цинка в молярном соотношении Al2O3:CaO:ZnO=1:(0,5÷2):(0,5÷2), пластификацию смеси водой, формование гранул и сушку при температуре 110÷120°С.

Изобретение относится к способам получения хемосорбционных элементов. Готовят исходную композицию путём смешивания порошкообразных гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов с органическим полимером и растворителем.

Изобретение относится к способам получения адсорбента диоксида углерода, предназначенного для использования в средствах защиты органов дыхания. Способ включает образование дисперсии оксидов щелочноземельных и/или гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов и нанесение дисперсии на листовую основу.

Изобретение относится к водоочистке. Предложен способ очистки воды и/или осушения ила и/или осадков, который включает обеспечение очищаемого объекта, содержащего примеси; и обеспечение поверхностно-обработанного карбоната кальция, в котором, по меньшей мере, 1% доступной площади его поверхности содержит покрытие, содержащее, по меньшей мере, один катионный полимер.

Изобретение относится к сорбентам для очистки вод от ионов аммония и фосфатов. Сорбент содержит осадки, полученные в процессе реагентной обработки природных вод алюминиевыми коагулянтами, 20-40 мас.% и глину монтмориллонитовую 60-80 мас.%.

Изобретение относится к системе подачи очищенного воздуха пользователю. Система проверки и установки специфических для прибора параметров фильтрующего прибора с подачей воздуха характеризуется блоком управления для управления двигателем и для обработки специфических для прибора параметров фильтрующего прибора с подачей воздуха, а также содержит элемент для головы и соединительный шланг, который соединяет между собой фильтрующий прибор с подачей воздуха и элемент для головы, и содержит вычислительный блок, пространственно отделенный от фильтрующей системы, причем вычислительный блок имеет коммуникационный интерфейс для передачи данных от вычислительного блока к блоку управления фильтрующего прибора с подачей воздуха и/или для приема данных от блока управления фильтрующего прибора с подачей воздуха к вычислительному блоку, причем фильтрующий прибор имеет коммуникационный интерфейс для передачи данных от блока управления к внешнему вычислительному блоку и/или для приема данных от внешнего вычислительного блока к блоку управления, причем система содержит блок проверки для установления актуальности специфических для прибора параметров, в частности специфического для прибора программного обеспечения, блока управления фильтрующего прибора с подачей воздуха.

Изобретение относится к составам поглотителей диоксида углерода, применяемых в средствах защиты органов дыхания. Поглотитель диоксида углерода выполнен в виде листового материала. Поглотитель состоит из гидроксидов щелочных иили щелочноземельных металлов, воды тканого или нетканого щелочестойкого материала с низкой поверхностной плотностью и волокон гидрофобных полимеров, имеющих длину 2-100 мм и толщину 10-1000 мкм. Поглотитель содержит компоненты при следующем соотношении : гидроксиды щелочных иили щелочноземельных металлов - 64÷86,5, волокна гидрофобных полимеров - 0,2÷5, волокнистый материал - 1,3÷6, вода - 12÷25. Изобретение обеспечивает улучшение эксплуатационных характеристик химического поглотителя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 3 пр.

Наверх