RU2464060C1 - Regenerative product for self-contained breathing apparatus - Google Patents
Regenerative product for self-contained breathing apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- RU2464060C1 RU2464060C1 RU2011105491/05A RU2011105491A RU2464060C1 RU 2464060 C1 RU2464060 C1 RU 2464060C1 RU 2011105491/05 A RU2011105491/05 A RU 2011105491/05A RU 2011105491 A RU2011105491 A RU 2011105491A RU 2464060 C1 RU2464060 C1 RU 2464060C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- product
- breathing apparatus
- air
- potassium
- regenerative
- Prior art date
Links
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 title claims abstract description 47
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 title claims abstract description 29
- XXQBEVHPUKOQEO-UHFFFAOYSA-N potassium superoxide Chemical compound [K+].[K+].[O-][O-] XXQBEVHPUKOQEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- UMPKMCDVBZFQOK-UHFFFAOYSA-N potassium;iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[K+].[Fe+3] UMPKMCDVBZFQOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 abstract description 43
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 abstract description 43
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 33
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 27
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract description 27
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 27
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 4
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 abstract 3
- 239000011591 potassium Substances 0.000 abstract 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 82
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 25
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 16
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 12
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 9
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 5
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 5
- MSNWSDPPULHLDL-UHFFFAOYSA-K ferric hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Fe+3] MSNWSDPPULHLDL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000003421 catalytic decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000012356 Product development Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- -1 iron (III) compound Chemical class 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 102000010637 Aquaporins Human genes 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000019693 Lung disease Diseases 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000005844 autocatalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- HKMOPYJWSFRURD-UHFFFAOYSA-N chloro hypochlorite;copper Chemical compound [Cu].ClOCl HKMOPYJWSFRURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003439 heavy metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- FLTRNWIFKITPIO-UHFFFAOYSA-N iron;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Fe] FLTRNWIFKITPIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012245 magnesium oxide Nutrition 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000320 mechanical mixture Substances 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 208000023504 respiratory system disease Diseases 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Respiratory Apparatuses And Protective Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к составам химических веществ, используемых в системах регенерации воздуха и в изолирующих дыхательных аппаратах на химически связанном кислороде, и может быть использовано в производстве продуктов для регенерации воздуха на основе надпероксида калия.The invention relates to compositions of chemicals used in air regeneration systems and in insulating breathing apparatus based on chemically bound oxygen, and can be used in the manufacture of air regeneration products based on potassium superoxide.
Использование продуктов для регенерации воздуха в патронах изолирующих дыхательных аппаратов (ИДА) основано на выделении ими кислорода при взаимодействии с водой и диоксидом углерода выдыхаемого человеком воздуха. Данный процесс можно схематически описать уравнениями следующих реакций:The use of products for air regeneration in cartridges of insulating breathing apparatus (IDA) is based on the release of oxygen by them when interacting with water and carbon dioxide exhaled by human air. This process can be schematically described by the equations of the following reactions:
2MeO2+H2O→2MeOH+1,5O2+Q2MeO 2 + H 2 O → 2MeOH + 1,5O 2 + Q
2MeOH+CO2→Me2CO3+H2O+Q2MeOH + CO 2 → Me 2 CO 3 + H 2 O + Q
При этом возникающие в процессе реакций условия (образование новых химических соединений, частичное плавление исходных компонентов и продуктов реакции вследствие экзотермического характера протекающих процессов и др.) часто приводят к изменению структуры транспортных пор продукта для регенерации воздуха, что в дальнейшем затрудняет диффузию паров воды и диоксида углерода в объем гранул продукта для регенерации воздуха. Это снижает степень отработки продукта для регенерации воздуха в патроне индивидуального дыхательного аппарата до 50-70% и приводит к увеличению аэродинамического сопротивления дыханию человека.Moreover, the conditions arising during the reactions (the formation of new chemical compounds, partial melting of the starting components and reaction products due to the exothermic nature of the processes, etc.) often lead to a change in the structure of the transport pores of the product for air regeneration, which further complicates the diffusion of water vapor and dioxide carbon in the volume of granules of the product for air regeneration. This reduces the degree of product development for air regeneration in the cartridge of an individual breathing apparatus to 50-70% and leads to an increase in aerodynamic resistance to human breathing.
Перечисленные выше недостатки приводят к неоправданному росту массогабаритных характеристик изделий и ограничивают круг потенциальных пользователей (индивидуальными дыхательными аппаратами, работающими на таких регенеративных продуктах, могут ограниченно пользоваться дети, люди, страдающие заболеваниями дыхательных путей, и др.).The disadvantages listed above lead to an unjustified increase in the mass and size characteristics of products and limit the range of potential users (children, people suffering from respiratory diseases, and others can use the individual breathing apparatus working on such regenerative products).
Повышение эффективности работы продукта для регенерации воздуха и улучшение его эксплуатационных характеристик осуществляется как изменением конструкции регенеративного патрона, так и изменением химического состава продукта для регенерации воздуха и формы его насадки. Часто это выполняют параллельно.Improving the efficiency of the product for air regeneration and improving its operational characteristics is carried out both by changing the design of the regenerative cartridge, and by changing the chemical composition of the product for air regeneration and the shape of its nozzle. Often this is done in parallel.
Традиционно продукт для изолирующих дыхательных аппаратов изготавливают путем механического смешения необходимых компонентов и последующего формования полученной шихты в насадки различной формы (гранулы, таблетки, блоки и др.). Такие насадки размещают в патроне дыхательного аппарата, через который циркулирует регенерируемый воздух.Traditionally, a product for insulating breathing apparatus is made by mechanically mixing the necessary components and then molding the resulting mixture into nozzles of various shapes (granules, tablets, blocks, etc.). Such nozzles are placed in the cartridge of the breathing apparatus through which the regenerated air circulates.
Для улучшения условий диффузии паров воды и диоксида углерода к центру гранул продукта для регенерации воздуха в процессе его работы (что приводит к повышению степени отработки продукта для изолирующих дыхательных аппаратов) в состав продукта вводят различные структурообразующие добавки и катализаторы.To improve the diffusion conditions of water vapor and carbon dioxide to the center of the granules of the product for air regeneration during its operation (which leads to an increase in the degree of product development for insulating breathing apparatus), various structure-forming additives and catalysts are introduced into the composition of the product.
Известен регенеративный продукт на основе надпероксида калия [патент ФРГ №1546512, кл. 61В, 1/02, 1966 г.], в состав которого для увеличения выделения регенеративным продуктом кислорода введена каталитическая добавка в виде оксидов тяжелых металлов или соединений тяжелых металлов (например, Cu(OH)2·3CuCl2). Данное решение позволяет повысить работоспособность регенеративного продукта при низких температурах и стабильность при нормальных температурах.Known regenerative product based on potassium superoxide [patent of Germany No. 1546512, class. 61B, 1/02, 1966], in which a catalytic additive in the form of heavy metal oxides or heavy metal compounds (for example, Cu (OH) 2 · 3CuCl 2 ) was introduced to increase the release of oxygen by the regenerative product. This solution improves the performance of the regenerative product at low temperatures and stability at normal temperatures.
Однако каталитическое разложение надпероксида калия, приводящее к увеличению скорости выделения кислорода, необходимо лишь в начальный период работы регенеративного продукта, а в дальнейшем это приводит к избыточному (по сравнению с необходимым для дыхания пользователя) выделению кислорода. Все это не позволяет максимально рационально использовать ресурс регенеративного продукта.However, the catalytic decomposition of potassium superoxide, leading to an increase in the rate of oxygen evolution, is necessary only in the initial period of the regenerative product, and in the future, this leads to an excess (compared with the necessary for the user's breathing) oxygen evolution. All this does not allow the most efficient use of the resource of the regenerative product.
Известен метод получения молекулярного кислорода из феррат (VI) содержащих соединений [заявка WO 2009/142823 A1, МПК А61М 16/10, С01В 13/02, 2009 г.], отличающийся смешиванием феррата (VI) с водой в присутствии кислоты. Данный метод позволяет получать кислород для дыхания человека или животного в количестве 0,2…0,75 моль кислорода на каждый моль феррата (VI), что составляет примерно 22,64…84,85 л кислорода на 1 кг феррата (VI).A known method of producing molecular oxygen from ferrate (VI) containing compounds [application WO 2009/142823 A1, IPC A61M 16/10, C01B 13/02, 2009], characterized in mixing ferrate (VI) with water in the presence of acid. This method allows you to get oxygen for breathing of a person or animal in an amount of 0.2 ... 0.75 mol of oxygen for each mole of ferrate (VI), which is approximately 22.64 ... 84.85 liters of oxygen per 1 kg of ferrate (VI).
Однако для достижения величины 84,85 л кислорода на 1 кг феррата (VI) необходимо использовать продукт со стопроцентным содержанием основного вещества. На настоящий момент такие продукты не получены [патент US №4405573, НКИ 423/150.1, 1981 г., патент РФ №2356842, МПК C01G 49/00, C01D 13/00, 2009 г., патент РФ №2371392, МПК C01G 49/00, 2009 г.], поэтому в реальных условиях объем выделившегося кислорода на 1 кг феррата (VI) будет значительно ниже.However, to achieve a value of 84.85 liters of oxygen per 1 kg of ferrate (VI), it is necessary to use a product with one hundred percent content of the basic substance. To date, such products have not been obtained [US patent No. 4405573, NCI 423 / 150.1, 1981, RF patent No. 2356842, IPC C01G 49/00, C01D 13/00, 2009, RF patent No. 2371392, IPC C01G 49 / 00, 2009], therefore, under real conditions, the amount of oxygen released per 1 kg of ferrate (VI) will be significantly lower.
При сравнении количества выделяющегося кислорода на 1 кг продукта феррат (VI) содержащие продукты проигрывают регенеративным (на основе KO2, NaO2), стехиометрическое содержание активного кислорода в которых превышает величину 236 л/кг.When comparing the amount of oxygen released per 1 kg of product, the ferrate (VI) containing products lose regenerative (based on KO 2 , NaO 2 ), the stoichiometric content of active oxygen in which exceeds 236 l / kg.
Наиболее близким из разработанных в настоящее время к заявляемому продукту является продукт для регенерации воздуха, содержащий в качестве основного вещества надпероксид калия, в качестве структурообразующей добавки - оксиды кальция или магния, в качестве катализатора - оксохлорид меди [патент ЕПВ №0086138, МПК С01В 15/02, 1983 г.]. Введение в состав продукта для регенерации воздуха такой структурообразующей добавки позволяет повысить температуру плавления смеси продуктов реакций надпероксида калия с влагой и диоксидом углерода выдыхаемого человеком воздуха, что уменьшает возможность спекания и плавления продукта в патроне дыхательного аппарата. Соответственно, улучшатся условия диффузии паров воды и диоксида углерода внутрь гранул продукта. Катализаторы используют для интенсификации выделения кислорода (особенно в начальный период работы дыхательного аппарата).The closest developed currently to the claimed product is a product for air regeneration containing potassium superoxide as a main substance, calcium or magnesium oxides as a structure-forming additive, copper oxochloride as a catalyst [EPO patent No. 0086138, IPC С01В 15 / 02, 1983]. The introduction of such a structure-forming additive into the composition of the product for air regeneration makes it possible to increase the melting temperature of the mixture of reaction products of potassium superoxide with moisture and carbon dioxide exhaled by human air, which reduces the possibility of sintering and melting of the product in the cartridge of the breathing apparatus. Accordingly, the conditions for diffusion of water vapor and carbon dioxide inside the product granules will improve. Catalysts are used to intensify the evolution of oxygen (especially in the initial period of operation of the respiratory apparatus).
Однако данный состав продукта для регенерации воздуха характеризуется неравномерным выделением кислорода и поглощением диоксида углерода, а также недостаточно высокой динамической емкостью по диоксиду углерода и кислороду, что обусловлено осложненной диффузией газов в объем гранул продукта для регенерации воздуха. Каталитическое разложение надпероксида калия, приводящее к увеличению скорости выделения кислорода, необходимо лишь в начальный период работы продукта для регенерации воздуха, а в дальнейшем это приводит к избыточному выделению кислорода. Все это не позволяет максимально рационально использовать ресурс продукта для регенерации воздуха.However, this composition of the product for air regeneration is characterized by uneven oxygen evolution and absorption of carbon dioxide, as well as insufficiently high dynamic capacity for carbon dioxide and oxygen, which is due to complicated diffusion of gases into the volume of granules of the product for air regeneration. The catalytic decomposition of potassium superoxide, leading to an increase in the rate of oxygen evolution, is necessary only in the initial period of the product's work for air regeneration, and in the future this leads to excessive oxygen evolution. All this does not allow the most efficient use of the product’s resource for air regeneration.
Кроме того, при работе в реальном патроне изолирующего дыхательного аппарата продукта для регенерации воздуха этого состава за счет интенсивного каталитического разложения надпероксида калия сильно увеличивается температура регенерированного воздуха, циркулирующего в системе. Это приводит к оплыванию поверхности гранул продукта для регенерации воздуха и их спеканию, и, как следствие этого, возрастает аэродинамическое сопротивление дыханию пользователя, что создает определенные трудности для пользователя.In addition, when working in a real cartridge of an insulating breathing apparatus of a product for the regeneration of air of this composition, due to the intense catalytic decomposition of potassium superoxide, the temperature of the regenerated air circulating in the system greatly increases. This leads to the surface of the granules of the product for air regeneration and sintering, and, as a result, the aerodynamic resistance to breathing of the user increases, which creates certain difficulties for the user.
Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик продукта для регенерации воздуха при его работе в патроне изолирующего дыхательного аппарата.The objective of the invention is to improve the operational characteristics of the product for the regeneration of air during its operation in the cartridge of an insulating breathing apparatus.
Технический результат заключается в разработке состава продукта для регенерации воздуха, имеющего высокую емкость по кислороду и диоксиду углерода, обеспечивающего равномерное поглощение CO2 и выделение кислорода при работе продукта в патроне дыхательного аппарата.The technical result consists in the development of a product composition for air regeneration having a high oxygen and carbon dioxide capacity, ensuring uniform absorption of CO 2 and oxygen evolution during product operation in the breathing apparatus cartridge.
Технический результат достигается тем, что продукт для регенерации воздуха на основе надпероксида калия дополнительно содержит феррат (VI) калия. Соотношение компонентов в составе продукта для регенерации воздуха следующее, мас.%:The technical result is achieved in that the product for the regeneration of air based on potassium superoxide is additionally contains potassium ferrate (VI). The ratio of components in the composition of the product for air regeneration is the following, wt.%:
Феррат (VI) калия в составе продукта для регенерации воздуха на основе надпероксида калия выступает в качестве источника кислорода и структурообразующей добавки, препятствующей оплыванию гранул продукта для регенерации воздуха и плавлению смеси веществ, образующихся при работе продукта для регенерации воздуха в патроне дыхательного аппарата. Также при осуществлении процесса регенерации воздуха протекает реакция автокаталитического типа, в результате которой в процессе реакции взаимодействия феррата (VI) калия с влагой образуется гидроксид железа (III) (Fе(ОН)3), являющийся катализатором разложения надпероксида калия.Potassium ferrate (VI) in the composition of the product for the regeneration of air based on potassium superoxide is a source of oxygen and a structure-forming additive that prevents the granules of the product from air regenerating from melting and the mixture of substances formed during operation of the product for air regeneration in the cartridge of the breathing apparatus to melt. Also, during the process of air regeneration, an autocatalytic type reaction takes place, as a result of which iron (III) hydroxide (Fe (OH) 3 ) is formed during the reaction of the interaction of potassium ferrate (VI) with moisture, which is a catalyst for the decomposition of potassium superoxide.
Способность феррата (VI) калия выступать в качестве источника кислорода и структурообразующей добавки, а также участвовать в реакции автокаталитического типа обусловлены его взаимодействием с водой с образованием гидроксида калия, активного гидроксида железа (III) и кислорода:The ability of potassium ferrate (VI) to act as an oxygen source and a structure-forming additive, as well as participate in an autocatalytic type reaction, is due to its interaction with water with the formation of potassium hydroxide, active iron (III) hydroxide and oxygen:
4K2FeO4+10H2O=8KOH+4Fe(OH)3+3O2.4K 2 FeO 4 + 10H 2 O = 8KOH + 4Fe (OH) 3 + 3O 2 .
Кислород, образующийся в результате реакции, является дополнительным источником газа для дыхания человека, увеличивая время защитного действия изолирующего дыхательного аппарата. Ввиду того, что кислород уходит из зоны реакции, образуя открытые диффузионные каналы, вода и диоксид углерода свободно проникают во внутренние слои продукта, приводя к более полной его отработке. При этом поверхность «свежеобразованного» в процессе реакции соединения железа (III) обладает большой каталитической активностью, чем в случае введения этого вещества в виде механической смеси.Oxygen resulting from the reaction is an additional source of gas for human breathing, increasing the time of the protective effect of the insulating respiratory apparatus. Due to the fact that oxygen leaves the reaction zone, forming open diffusion channels, water and carbon dioxide freely penetrate into the inner layers of the product, leading to its more complete development. Moreover, the surface of the “freshly formed” iron (III) compound during the reaction has a greater catalytic activity than in the case of the introduction of this substance in the form of a mechanical mixture.
Смесь не до конца прореагировавших исходных компонентов, продуктов взаимодействия KO2, K2FeO4 с водой и диоксидом углерода образует ряд твердых растворов с эвтектическими точками, лежащими выше температуры, достигаемой в зоне реакции, т.е. на протяжении всего времени работы продукта для регенерации воздуха в патроне существуют пористые твердые фазы переменного состава. Это улучшает условия диффузии паров воды и диоксида углерода в объем гранул продукта для регенерации воздуха.The mixture of incompletely reacted starting components, the reaction products of KO 2 , K 2 FeO 4 with water and carbon dioxide forms a series of solid solutions with eutectic points lying above the temperature reached in the reaction zone, i.e. throughout the entire life of the product for air regeneration in the cartridge there are porous solid phases of variable composition. This improves the diffusion conditions of water vapor and carbon dioxide in the volume of granules of the product for air regeneration.
Активный гидроксид железа (Fe(OH)3), образующийся в результате разложения феррата (VI) калия под действием влаги, катализирует разложение надпероксида калия и выступает в качестве добавки, улучшающей условия диффузии газов внутрь гранул продукта для регенерации воздуха. Последнее происходит за счет того, что частицы гидроксида железа (III) имеют развитую поверхность и пористую структуру. Температура разложения Fe(OH)3 составляет 500°С (В.А.Рабинович, З.Я.Хавин. Краткий химический справочник. // Л.: Химия, 1977, с.63). Перечисленные выше свойства гидроксида железа (III) приводят к тому, что при работе продукта для регенерации воздуха в патроне изолирующего дыхательного аппарата через пористую структуру частиц Fe(OH)3 пары воды и диоксид углерода могут диффундировать в любую точку объема гранулы продукта для регенерации воздуха. При этом возникающие в процессе регенерации воздуха условия (температура, химический состав и др.) не влияют на образовавшуюся первоначальную структуру гидроксида железа (III). Таким образом, на протяжении всего времени работы продукта для регенерации воздуха внутри каждой его гранулы сохраняется неизменный газопроницаемый каркас. Это существенно облегчает диффузию паров воды и диоксида углерода в объем гранул продукта для регенерации воздуха на протяжении всего времени работы индивидуального дыхательного аппарата, что, в свою очередь, приводит к увеличению степени отработки продукта для регенерации воздуха.Active iron hydroxide (Fe (OH) 3 ), resulting from the decomposition of potassium ferrate (VI) under the action of moisture, catalyzes the decomposition of potassium superoxide and acts as an additive that improves the conditions of gas diffusion into the granules of the product for air regeneration. The latter occurs due to the fact that the particles of iron (III) hydroxide have a developed surface and a porous structure. The decomposition temperature of Fe (OH) 3 is 500 ° С (V.A. Rabinovich, Z.Ya. Khavin. Brief chemical reference book. // L .: Chemistry, 1977, p. 63). The above properties of iron (III) hydroxide lead to the fact that, when the product is used to regenerate air in the cartridge of an insulating breathing apparatus through the porous structure of Fe (OH) 3 particles, water vapor and carbon dioxide can diffuse to any point in the volume of the granule of the product for air regeneration. At the same time, the conditions (temperature, chemical composition, etc.) that arise during air regeneration do not affect the initial structure of iron (III) hydroxide formed. Thus, throughout the entire life of the product for air regeneration, an invariable gas-permeable frame is maintained inside each of its granules. This greatly facilitates the diffusion of water vapor and carbon dioxide into the volume of the granules of the product for air regeneration throughout the life of the individual breathing apparatus, which, in turn, leads to an increase in the degree of exhaustion of the product for air regeneration.
Получающаяся в результате автокаталитической реакции активный гидроксид железа (III) образуется постепенно по мере отработки продукта и достижении парами воды его внутренних слоев, что не приводит к избыточному (по сравнению с необходимым для дыхания пользователя) выделению кислорода. Это позволяет максимально рационально использовать ресурс регенеративного продукта.The active iron (III) hydroxide resulting from the autocatalytic reaction is formed gradually as the product is developed and the water vapor reaches its inner layers, which does not lead to an excess (compared to that necessary for the user's breathing) oxygen evolution. This allows the most efficient use of the resource of the regenerative product.
Способ получения регенеративного продукта осуществляют следующим образом. Исходные компоненты (надпероксид калия и феррат (VI) калия) в необходимом соотношении перемешивают в любом промышленном смесителе сыпучих материалов до получения однородной шихты. Полученную шихту формуют в блоки, таблетки, гранулы и др. в зависимости от конструкции изделия, в котором регенеративный продукт предложенного состава будет эксплуатироваться. После формования изделие (блоки, таблетки, гранулы и др.) подвергают термообработке при температуре 100±10°С в течение 4-6 часов.A method of obtaining a regenerative product is as follows. The starting components (potassium superoxide and potassium ferrate (VI)) are mixed in the required ratio in any industrial mixer of bulk materials until a homogeneous mixture is obtained. The resulting mixture is molded into blocks, tablets, granules, etc., depending on the design of the product in which the regenerative product of the proposed composition will be operated. After molding, the product (blocks, tablets, granules, etc.) is subjected to heat treatment at a temperature of 100 ± 10 ° C for 4-6 hours.
Примеры составов регенеративных продуктов приведены в таблице 1.Examples of compositions of regenerative products are shown in table 1.
Регенеративный продукт предлагаемого состава испытан в патроне изолирующего дыхательного аппарата на установке "Искусственные легкие".The regenerative product of the proposed composition was tested in the cartridge of an insulating breathing apparatus on the installation "Artificial lungs".
Для сравнения с регенеративными продуктами различного состава по примерам 1-4 из таблицы 1 в одинаковых условиях испытывался регенеративный продукт, специально изготовленный по способу, описанному в патенте ЕПВ №0086138, МПК С01В 15/02, 1983 г. Все регенеративные продукты имели форму гранул одинакового размера и плотности. Время защитного действия изолирующего дыхательного аппарата определяли как время от начала его работы до того момента, когда концентрация CO2 в потоке газовоздушной смеси на линии "вдоха" установки «Искусственные легкие» достигала 3%. Результаты испытаний представлены в таблице 2 и на фиг.1-3.For comparison with regenerative products of different composition according to examples 1-4 from table 1, under the same conditions, a regenerative product was tested specially made by the method described in EPO patent No. 0086138,
ного CO2, лThe amount absorbed
CO 2 , l
На фиг.1 представлена зависимость аэродинамического сопротивления дыханию пользователя от времени работы в патроне изолирующего дыхательного аппарата на линии вдоха.Figure 1 shows the dependence of the aerodynamic resistance to breathing of the user from the time of work in the cartridge of the insulating breathing apparatus on the inspiration line.
На фиг.2 представлена зависимость аэродинамического сопротивления дыханию пользователя от времени работы в патроне изолирующего дыхательного аппарата на линии выдоха.Figure 2 presents the dependence of aerodynamic resistance to breathing of the user from the time of work in the cartridge of the insulating breathing apparatus on the expiration line.
Кривая 1 на фиг.1 и 2 характеризует изменение аэродинамического сопротивления при работе изолирующего дыхательного аппарата, снаряженного продуктом для регенерации воздуха по патенту ЕПВ №0086138.
Кривая 2 на фиг.1 и 2 характеризует изменение среднего значения аэродинамического сопротивления (по примерам 1-4 из таблицы 1) при работе изолирующего дыхательного аппарата, снаряженного регенеративным продуктом предлагаемого состава.
На фиг.3 представлена зависимость температуры газовоздушной смеси на вдохе пользователя от времени работы для патрона изолирующего дыхательного аппарата, снаряженного продуктом для регенерации воздуха по патенту ЕПВ №0086138 (кривая 1) и среднее изменение температуры на вдохе для патронов, снаряженных регенеративными продуктами по примерам 1-4 (кривая 2). Поскольку для всех регенеративных продуктов по примерам 1-4 из таблицы 1 изменение температуры на вдохе при работе в патроне не превышает 5%, на фигуре представлено изменение среднего значения этого параметра.Figure 3 presents the dependence of the temperature of the air-gas mixture on the user's breath as a function of the operating time for the cartridge of the insulating breathing apparatus equipped with the product for air regeneration according to EPO patent No. 0086138 (curve 1) and the average change in temperature for inspiration for the cartridges equipped with regenerative products according to examples 1 -4 (curve 2). Since for all regenerative products according to examples 1-4 from table 1, the change in temperature during inspiration during operation in the cartridge does not exceed 5%, the figure shows the change in the average value of this parameter.
Аэродинамическое сопротивление газовоздушной смеси на вдохе и выдохе пользователя является одним из основных эксплуатационных показателей изолирующих дыхательных аппаратов, во многом определяющимся составом и свойствами продукта для регенерации воздуха. Снижение значения данного параметра не только создает более комфортные условия для пользователя, но и существенно увеличивает круг лиц, могущих пользоваться изолирующими дыхательными аппаратами (дети, люди, страдающие легочными заболеваниями, и др.).The aerodynamic resistance of the gas-air mixture on the inhalation and exhalation of the user is one of the main operational indicators of insulating breathing apparatus, largely determined by the composition and properties of the product for air regeneration. Reducing the value of this parameter not only creates more comfortable conditions for the user, but also significantly increases the circle of people who can use insulating breathing apparatus (children, people suffering from lung diseases, etc.).
Температура газовоздушной смеси на вдохе пользователя является одним из основных эксплуатационных показателей изолирующих дыхательных аппаратов, во многом определяющимся составом и свойствами регенеративного продукта. Увеличение этого показателя выше 50°С недопустимо по соображениям безопасности дыхания человека. Соответственно, снижение данного показателя до температур, близких к температуре окружающей среды, создает более безопасные и комфортные условия для пользователей изолирующих дыхательных аппаратов.The temperature of the gas-air mixture at the inspiration of the user is one of the main operational indicators of insulating breathing apparatus, largely determined by the composition and properties of the regenerative product. An increase in this indicator above 50 ° C is unacceptable for reasons of human breathing safety. Accordingly, the reduction of this indicator to temperatures close to ambient temperature creates safer and more comfortable conditions for users of insulating breathing apparatus.
Как видно из представленных табличных и графических данных, составы продуктов для регенерации воздуха, полученных по изобретению, обеспечивают при работе в патроне изолирующего дыхательного аппарата большее время защитного действия в сравнении с регенеративным продуктом по патенту ЕПВ №0086138.As can be seen from the tabular and graphical data presented, the compositions of the air regeneration products obtained according to the invention provide a longer protective action when working in the cartridge of an insulating breathing apparatus in comparison with the regenerative product of EPO patent No. 0086138.
Улучшение параметров продукта для регенерации воздуха (по сравнению с продуктом по патенту ЕПВ №0086138) достигается за счет того, что в качестве дополнительного источника кислорода и структурообразующей добавки в состав продукта для регенерации воздуха входит феррат (VI) калия, образующий катализатор разложения надпероксида калия во время регенерации воздуха при работе в патроне изолирующего дыхательного аппарата.Improving the parameters of the product for air regeneration (compared with the product according to EPO patent No. 0086138) is achieved due to the fact that as an additional source of oxygen and structure-forming additives, the product for air regeneration includes potassium ferrate (VI), forming a catalyst for the decomposition of potassium superoxide air regeneration time when working in an insulating breathing apparatus cartridge.
Это улучшает условия диффузии паров воды и диоксида углерода внутрь гранул продукта для регенерации воздуха, что позволяет более эффективно использовать ресурс продукта для регенерации воздуха и за счет этого увеличить время защитного действия дыхательного аппарата при тех же массогабаритных характеристиках. Кроме того, изолирующий дыхательный аппарат, снаряженный предложенным регенеративным продуктом, имеет меньшее значение аэродинамического сопротивления и более низкую температуру газовоздушной смеси, поступающей на вдох пользователю. Это обеспечивает более комфортные условия при эксплуатации изолирующих дыхательных аппаратов и расширяет круг лиц, имеющих физическую возможность пользоваться изолирующим дыхательным аппаратом.This improves the conditions for the diffusion of water vapor and carbon dioxide inside the granules of the product for air regeneration, which allows more efficient use of the product resource for air regeneration and thereby increase the time of the protective action of the breathing apparatus with the same weight and size characteristics. In addition, the insulating breathing apparatus equipped with the proposed regenerative product has a lower value of aerodynamic resistance and lower temperature of the gas-air mixture supplied to the user by inhalation. This provides a more comfortable environment for the operation of insulating breathing apparatus and expands the circle of people who have the physical ability to use an insulating breathing apparatus.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011105491/05A RU2464060C1 (en) | 2011-02-14 | 2011-02-14 | Regenerative product for self-contained breathing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011105491/05A RU2464060C1 (en) | 2011-02-14 | 2011-02-14 | Regenerative product for self-contained breathing apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011105491A RU2011105491A (en) | 2012-08-20 |
| RU2464060C1 true RU2464060C1 (en) | 2012-10-20 |
Family
ID=46936300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011105491/05A RU2464060C1 (en) | 2011-02-14 | 2011-02-14 | Regenerative product for self-contained breathing apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2464060C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0086138A2 (en) * | 1982-02-05 | 1983-08-17 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Potassium superoxide based compositions and their uses |
| RU2210416C1 (en) * | 2002-07-02 | 2003-08-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Тамбовский научно-исследовательский химический институт" | Regenerative product and a method for preparation thereof |
| RU2005139869A (en) * | 2005-12-20 | 2007-06-27 | Открытое акционерное общество "Корпораци "Росхимзащита"(ОАО "Корпораци "Росхимзащита") (RU) | PRODUCT FOR AIR REGENERATION AND METHOD FOR PRODUCING IT |
| RU2006129728A (en) * | 2006-08-16 | 2008-02-27 | Открытое акционерное общество "Корпораци "Росхимзащита" (ОАО "Корпораци "Росхимзащита") (RU) | AIR REGENERATION PRODUCT |
| RU2367492C1 (en) * | 2008-01-31 | 2009-09-20 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") | Method for preparation of product for air regeneration |
| WO2009142823A1 (en) * | 2008-03-26 | 2009-11-26 | Battelle Memorial Institute | Apparatus and methods of providing diatomic oxygen (o2) using ferrate(vi)-containing compositions |
-
2011
- 2011-02-14 RU RU2011105491/05A patent/RU2464060C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0086138A2 (en) * | 1982-02-05 | 1983-08-17 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Potassium superoxide based compositions and their uses |
| RU2210416C1 (en) * | 2002-07-02 | 2003-08-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Тамбовский научно-исследовательский химический институт" | Regenerative product and a method for preparation thereof |
| RU2005139869A (en) * | 2005-12-20 | 2007-06-27 | Открытое акционерное общество "Корпораци "Росхимзащита"(ОАО "Корпораци "Росхимзащита") (RU) | PRODUCT FOR AIR REGENERATION AND METHOD FOR PRODUCING IT |
| RU2006129728A (en) * | 2006-08-16 | 2008-02-27 | Открытое акционерное общество "Корпораци "Росхимзащита" (ОАО "Корпораци "Росхимзащита") (RU) | AIR REGENERATION PRODUCT |
| RU2367492C1 (en) * | 2008-01-31 | 2009-09-20 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") | Method for preparation of product for air regeneration |
| WO2009142823A1 (en) * | 2008-03-26 | 2009-11-26 | Battelle Memorial Institute | Apparatus and methods of providing diatomic oxygen (o2) using ferrate(vi)-containing compositions |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011105491A (en) | 2012-08-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2367492C1 (en) | Method for preparation of product for air regeneration | |
| CN110385023A (en) | A kind of low-temperature denitration of flue gas agent and its preparation method and application | |
| CN109126417A (en) | The method of industrial smoke synchronized desulfuring and denitrifying | |
| JPH0320261B2 (en) | ||
| RU2464060C1 (en) | Regenerative product for self-contained breathing apparatus | |
| RU2408403C1 (en) | Method of obtaining product for air regeneration | |
| JP5368998B2 (en) | Carbon dioxide absorbent | |
| RU2456046C1 (en) | Method of obtaining product for air regeneration | |
| RU2323758C1 (en) | Product for air regeneration | |
| RU2540160C2 (en) | Regenerative product for isolating resparatory apparatuses | |
| RU2338567C2 (en) | Method of obtaining product for air regeneration | |
| RU2472555C1 (en) | Method of making product for air regeneration | |
| RU2362601C1 (en) | Way of reception of regenerative product for isolating respiratory apparatus | |
| RU2743820C1 (en) | Regenerative product for self-contained respiratory apparatuses | |
| RU2330697C2 (en) | Method of cooling respiratory gas mix in respiratory apparatus individual protection means | |
| RU2325205C2 (en) | Production method for air regeneration | |
| Derevshchikov et al. | Patterns of CO 2 absorption by a calciferous sorbent in a flow adsorber | |
| RU2405617C1 (en) | Method of producing product for air regeneration | |
| RU2731226C1 (en) | Composition of a regenerative product for rebreathers and a method for production thereof | |
| CN113019423B (en) | Catalyst for oxidizing ammonia gas by ozone, preparation method and application thereof | |
| RU2335316C1 (en) | Regenerative product for isolating respiratory apparatus | |
| RU2599664C1 (en) | Method of producing structured regenerative product | |
| US795679A (en) | Process of regenerating exhaled air for respiration purposes. | |
| JPS6145487B2 (en) | ||
| JPS646797B2 (en) |