CN105214475A - 一种低流阻的二氧化碳吸收剂及其制备方法 - Google Patents

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夏强
徐浩星
周渝淞
刘红
李俊彬
郭翔
崔兵彦
杜又新
陈淑娟
胡发灵
牛同锋
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Abstract

本发明公开了一种低流阻的二氧化碳吸收剂，属于密闭空间空气净化技术领域。是由如下质量百分含量的配比原料压制成的蜂窝状CO2吸收剂药盘：85％～99％的氢氧化锂、0％～5％的氢氧化钠、0％～5％的氢氧化钙和1％～5％的粘结剂。本发明的成型方式有两种。主要应用于航天服内乘员呼出二氧化碳的去除，也可用于消防、潜艇、地下坑道等密闭空间内二氧化碳的去除。本发明可极大的降低空气循环回路中气流的阻力，与颗粒状二氧化碳吸收剂相比，流阻从600Pa左右显著下降到250Pa左右。本发明其轴向抗压强度≥1.5MPa，径向抗压强度≥0.5MPa。本发明可多块叠装在一起工作，从而大大延长工作时间。

Description

一种低流阻的二氧化碳吸收剂及其制备方法
技术领域
本发明属于密闭空间空气净化技术领域，具体涉及应用于航天服内乘员呼出二氧化碳的去除的二氧化碳吸收剂，也可用于消防、潜艇、地下坑道等密闭空间内二氧化碳的去除。
背景技术
航天员在执行舱外任务时，需要保证航天服内乘员代谢产生的二氧化碳（CO2）浓度控制在允许的范围内，净化装置是实现控制CO2浓度的功能主体，主要依靠净化装置内装填的二氧化碳吸收剂来吸收控制CO2的浓度，以保障航天员生命安全和身体健康。
航天服净化装置内装填的二氧化碳吸收剂主要为氢氧化锂材料，通常航天员在执行舱外活动时每小时约产生92.7gCO2，若按10h的舱外活动时间计算，则产生的CO2总量为927g。要吸收掉927gCO2，需要的LiOH量为1011g。通常LiOH的利用率只有70％左右，故预计实际需要LiOH总量约1440g。如此大量的LiOH若采用颗粒物装填形式，其气流阻力将是难以克服的，而采用蜂窝状药盘装填形式，则能很好的解决上述问题。
目前我国的航天服净化装置去除CO2采用的是颗粒状LiOH，其装填密度低，呼吸阻力大，限制了航天员的舱外活动时间，如我国的飞天航天服只能保证航天员4个多小时的舱外活动时间。采用蜂窝状CO2吸收剂药盘则可极大地降低航天员在舱外活动时的呼吸阻力，并大大的延长航天员的舱外活动时间，为下一步我国空间站的建设提供技术支持。
我国消防用自给闭路式压缩氧气呼吸器目前对CO2的清除主要采用的是颗粒状的碱石灰，如工作时间为4h的氧气呼吸器装填碱石灰的质量约为2.1kg。若采用低流阻的二氧化碳吸收剂则可以极大地减小净化装置的重量，并降低消防员的呼吸阻力。
我国潜艇密封舱室内对CO2的清除目前主要采用颗粒状氢氧化锂，这种二氧化碳吸收剂结构松散，易漂浮到空气中对舱室内的空气造成二次污染。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足提供一种低流阻的二氧化碳吸收剂。
本发明还提供上述低流阻的二氧化碳吸收剂的制备方法。
本发明的技术方案是由如下质量百分含量的配比组分压制成的蜂窝状CO2吸收剂药盘：
85％～99％的氢氧化锂、0％～5％的氢氧化钠、0％～5％的氢氧化钙和1％～5％的粘结剂，本发明所述粘结剂为羧甲基纤维素钠。
本发明所述蜂窝状CO2吸收剂药盘为圆柱形药盘，在圆柱形药盘中有多个贯通的蜂窝孔，所述蜂窝孔的直径为1.0～5.0mm，蜂窝孔的密度1～5个/cm2。
本发明所述蜂窝状CO2吸收剂药盘直径为100～120mm、高为30～50mm。
本发明所述蜂窝状CO2吸收剂药盘密度为0.70～0.95g/cm3。
本发明的制备方法为采用模具先将按配比混合均匀的原料压制成密实的药饼后，再在药饼上用相应尺寸的钻头均匀地打出要求的孔数，此成型方式适合制作高密度和高抗压强度但CO2吸收效率稍低的蜂窝状CO2吸收剂药盘。
本发明的制备方法为采用带有与设计孔数相等的插芯模具直接将按配比混合均匀的原料一次压制成蜂窝状CO2吸收剂药盘，此成型方式适合制作密度较低和抗压强度稍低但CO2吸收效率较高的蜂窝状CO2吸收剂药盘。
与现有技术相比，本发明的多孔的蜂窝状结构可极大的降低空气循环回路中气流的阻力，如在某二氧化碳净化装置中应用时，与颗粒状二氧化碳吸收剂相比，流阻从600Pa左右显著下降到250Pa左右。本发明蜂窝状吸收剂具有一定的结构强度，其轴向抗压强度≥1.5MPa，径向抗压强度≥0.5MPa。该强度可确保吸收剂在工作及贮存和运输过程中的结构完整性。本发明的蜂窝状吸收剂药盘可多块叠装在一起工作，从而大大延长工作时间。如多块直径约（100～120）mm、高约（30～50）mm的蜂窝状二氧化碳吸收剂药盘装填入某二氧化碳净化装置中供单人使用时，可保证10h以上的工作时间。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1的俯视图。
具体实施方式
图1、图2中，用本发明低流阻的二氧化碳吸收剂制成蜂窝状CO2吸收剂药盘1，1为圆柱形药盘，在圆柱形药盘中有多个贯通的蜂窝孔2，所述蜂窝孔2的直径为1.0～5.0mm，蜂窝孔2的密度1～5个/cm2。
实施例1-5
下面以第一种二氧化碳吸收剂成型方式为例来说明。
本实施例1-5所采用的压药配方组成见下表1。
表1压药配方组成
设计未打孔药盘的重量为360g，依据压制药盘的数量确定装药总量后，按配方取出各组份的质量，然后按顺序称量出LiOH、NaOH、Ca(OH)2和羧甲基纤维素钠等原材料。将称量好的各组份放入多向运动混合机中混合均匀后，再将混合好的物料分称为360g/份，并填入到压药模具的模腔内。将模具放在四柱液压机的操作台上，在5～12MPa的压力下，将模具上冲头压制到位并保持1～2min后，脱模即得到不带孔的吸收剂药饼。然后将吸收剂药饼套入打孔工装内，再一起放到台式钻床上，选用合适的钻头，将钻床转速调至合适的转速后，开始在吸收剂药饼上钻孔。钻完孔后即得到蜂窝状低流阻的二氧化碳吸收剂药盘。
采用上述方法制得了一种直径约120mm、高30mm、孔径3mm的二氧化碳吸收剂药盘，药盘的里氏硬度≥180，轴向抗压强度≥0.7MPa，径向轴向抗压强度≥2.1MPa。将多块二氧化碳吸收剂药盘叠装在一起模拟舱外航天服净化装置工作时，其工作时间>11h，气流阻力与颗粒状二氧化碳吸收剂相比，从600Pa左右显著下降到250Pa左右，满足航天服净化装置技术要求。

Claims (7)

1.一种低流阻的二氧化碳吸收剂，其特征在于由如下质量百分含量的配比原料压制成的蜂窝状CO2吸收剂药盘：
85％～99％的氢氧化锂、0％～5％的氢氧化钠、0％～5％的氢氧化钙和1％～5％的粘结剂。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳吸收剂，其特征在于所述粘结剂为羧甲基纤维素钠。
3.根据权利要求1所述的二氧化碳吸收剂，其特征在于：所述蜂窝状CO2吸收剂药盘为圆柱形药盘，在圆柱形药盘中有多个贯通的蜂窝孔，所述蜂窝孔的直径为1.0～5.0mm，蜂窝孔的密度1～5个/cm2。
4.根据权利要求1所述的二氧化碳吸收剂，其特征在于：所述蜂窝状CO2吸收剂药盘直径为100～120mm、高为30～50mm。
5.根据权利要求1所述的二氧化碳吸收剂，其特征在于：所述蜂窝状CO2吸收剂药盘密度为0.70～0.95g/cm3。
6.一种权利要求1所述的二氧化碳吸收剂的制备方法，其特征在于：采用模具先将按配比混合均匀的原料压制成密实的药饼后，再在药饼上用相应尺寸的钻头均匀地打出要求的孔数。
7.一种权利要求1所述的二氧化碳吸收剂的制备方法，其特征在于：采用带有与设计孔数相等的插芯模具直接将按配比混合均匀的原料一次压制成蜂窝状CO2吸收剂药盘。
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