CN106823758A - 一种血红素溶液超声雾化喷淋消除受限空间中的co的方法 - Google Patents

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Abstract

一种血红素溶液超声雾化喷淋消除受限空间中的CO的方法，属于超声雾化喷雾的化学吸收方法。将超声雾化装置与化学吸收方法相结合，实现快速有效地降低受限空间CO的浓度的目的。选用与CO结合迅速的血红素(He)溶液，应用压缩空气冲击共振腔产生超声波，把混合液雾化成浓密的、直径50μm以下的微细雾滴,雾滴长时间悬浮于空气中，增加溶液和空气的接触面积，保障血红素溶液的吸收效率。该装置在20min内能将400ppm一氧化碳降至20ppm以下，在120h内维持一氧化碳浓度低于20ppm。该设备应用条件温和，储藏简易，安全无毒，满足可持续发展的需要。此外，该设备操作简单，成本低廉，轻巧便携，给矿下救生舱、避难硐室、地铁交通等受限空间内的气体净化提供了良好的支撑。

Description

一种血红素溶液超声雾化喷淋消除受限空间中的CO的方法
技术领域
本发明涉及一种超声雾化喷雾的化学吸收方法，特别是一种血红素溶液超声雾化喷淋消除受限空间中的CO的方法。
背景技术
受限空间由于与外界的气体交换有限，极易堆积大量有毒有害气体，其中，CO浓度超标不仅会直接造成人员伤亡，浓度达到一定程度还会引起燃爆。在矿井、垃圾场等工作场所，CO超标限制了安全生产，此外，救生舱，避难硐室等矿井救援设施的应于也受限。CO气体，由于化学性质稳定，几乎不溶于所有溶剂，其净化研究一直是行业难题。
现有的CO净化技术主要包括催化氧化法，吸附法，深冷法等。其中，催化氧化法面临催化剂易中毒，反应条件苛刻，贵金属催化剂成本高等问题；吸附法吸收效果有限、维护花费大；深井法所需能耗高，操作复杂，设备和操作费用高。将这些方法应用于受限空间内低浓度CO净化时，净化效果都差强人意。
综上，急需一种效果卓越，操作简单，成本低廉，安全无毒的方法解决受限空间内CO高效净化问题。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种方法简单，省时省力，低廉有效的快速降低受限空间CO浓度的方法。
技术方案：一种血红素溶液超声雾化喷淋消除受限空间中的CO的方法：
(1)将装有血红素溶液的吸收液储罐与超声雾化喷洒装置连接；
(2)在受限空间启动超声雾化喷洒装置，打开冲击共振腔上的开关，同时启动上自带的水泵与超声共振装置；首先使吸收液储罐罐体内的吸收液被抽入冲击共振腔中，压缩空气通过也进入冲击共振腔与吸收液混合产生超声波，经喷嘴喷出后，吸收液雾化成浓密的、直径小于50μm的微细雾滴，长时间悬浮于空气中；
(3)血红素溶液为吸收液，实验用血红素溶液的配置方法：首先称取10g碳酸钠于烧杯中，并溶解于1L水中配置成1％的碳酸钠溶液；然后称取10g的氯化血红素和10g维生素C，置于1L的吸收液储罐罐体中，将1％碳酸钠溶液灌入吸收液储罐内，直至灌满，在灌入过程中搅拌，使氯化血红素和维生素C溶解，配置成所需的氯化血红素溶液；
(4)用CO检测器监控CO浓度变化；当CO浓度超标时，采用超声雾化喷洒装置喷洒血红素溶液；
(5)血红素溶液用完后将存储罐拆卸并置换，从而达到容器的循环利用；
血红素溶液用完后，将吸收液储罐1从超声雾化喷洒装置拆卸，置换上装有血红素溶液的吸收液储罐，拆卸下来的吸收液储罐的空罐灌装血红素溶液后备用；
(6)喷洒的血红素溶液吸收CO后失去活性，直接冲洗。
所述的血红素溶液呈碱性，血红素溶液中包括有1：1的维生素C，防止血红素溶液氧化。
有益效果，由于采用了上述方案，本发明将溶液吸收CO与超声雾化系统相结合，将血红素溶液装入超声雾化装置，按下开关进行喷洒后，血红素溶液经过超声雾化喷洒装置的喷嘴雾化成超细雾状液滴，悬浮于空气中，捕获空气中的CO分子。设计外形类似于灭火器的手提式喷雾装置，可随用随取，增加了超声雾化喷洒装置的可操作性与便携性。超声雾化喷洒装置中的血红素溶液活性很高，众所周知，一氧化碳与血红蛋白(Hb)结合迅速，这也是人类CO中毒的原理。经实验研究，Hb对一氧化碳的亲和力是氧气的240倍，而游离的血红素(He)在溶液中对一氧化碳的亲和力是氧气的25000倍，显然，Hb的蛋白部分大大消弱了血红素对一氧化碳的亲和能力，因此选用活性高约100倍的He来配置吸收液。此外，无论是Hb还是He都和氧气有结合能力，配置时向血红素溶液中添加等当量的维生素C(VC)能有效地防止其被氧化，延长其活性时间。相较于常规的反应池吸收，此方法避免了建造占地面积大的吸收池，也避免了气体收集、管线容器维护、血红素溶液置换等繁复操作。血红素溶液以雾化状态喷洒到空气中，增加了金属催化剂与CO气体分子的接触面积；而且由于雾滴可以长时间悬浮于空气中，血红素溶液与CO的反应时间也能保证，因此能有效地降低受限空间中的CO浓度。与现有的CO处理方法相比，此方法有显著的优势。首先，血红素吸收液体系是水溶液，有效的规避了一些易水中毒的催化剂，提高了可行性与便捷性；而且其与CO在常温常压下反应，相较于一些需高温高压的催化反应，不需要严苛的反应条件和贵重的反应设备；最后，比起近几年兴起的贵金属催化剂其生产成本大大降低。
优点，把血红素溶液雾化成浓密的、直径小于50μm的微细雾滴，根据动力学研究，雾滴可在空气中悬浮较长时间，保障了其与空气的充分接触。血红素溶液呈碱性，易被空气氧化，在血红素溶液中包括有1：1的维生素C，能够有效防止血红素溶液氧化。
该超声雾化喷洒装置具有高成效、低成本、速度快、易操作优点。
附图说明
附图1是本发明中应用的超声雾化喷淋装置结构图。
图中，1－吸收液储罐；2－螺纹连接阀；3－保护罩；4－喷嘴；5－冲击共振腔；6－压缩气口。
具体实施方式
本发明的血红素溶液超声雾化喷淋消除受限空间中的CO的方法，采用超声雾化喷洒装置与具有化学反应的吸收法即血红素溶液相结合，突破性地改变了传统吸收方法设备笨重、操作性差的缺点，解决了受限空间高效迅速降低CO浓度的问题。具体步骤如下：
(1)将装有血红素溶液的吸收液储罐与超声雾化喷洒装置连接；
(2)在受限空间启动超声雾化喷洒装置，打开冲击共振腔上的开关，同时启动上自带的水泵与超声共振装置；首先使吸收液储罐罐体内的吸收液被抽入冲击共振腔中，压缩空气通过也进入冲击共振腔与吸收液混合产生超声波，经喷嘴喷出后，吸收液雾化成浓密的、直径小于50μm的微细雾滴，长时间悬浮于空气中；
(3)血红素溶液为吸收液，实验用血红素溶液的配置方法：首先称取10g碳酸钠于烧杯中，并溶解于1L水中配置成1％的碳酸钠溶液；然后称取10g的氯化血红素和10g维生素C，置于1L的吸收液储罐罐体中，将1％碳酸钠溶液灌入吸收液储罐内，直至灌满，在灌入过程中搅拌，使氯化血红素和维生素C溶解，配置成所需的氯化血红素溶液；
(4)用CO检测器监控CO浓度变化；当CO浓度超标时，采用超声雾化喷洒装置喷洒血红素溶液；
(5)血红素溶液用完后将存储罐拆卸并置换，从而达到容器的循环利用；
血红素溶液用完后，将吸收液储罐1从超声雾化喷洒装置拆卸，置换上装有血红素溶液的吸收液储罐，拆卸下来的吸收液储罐的空罐灌装血红素溶液后备用；
(6)喷洒的血红素溶液吸收CO后失去活性，直接冲洗。
所述的血红素溶液呈碱性，血红素溶液中包括有1：1的维生素C，防止血红素溶液氧化。
如图1所示,所述的超声雾化喷洒装置由上下两部分组成：下半部分为吸收液储罐1，吸收液可预先配制好，随用随换，增加了整个设备的可操作性，最大程度上满足可持续发展的要求。上半部分为超声雾化器，包括：螺纹连接阀2、保护罩3、喷嘴4、冲击共振腔5、压缩气体进口6；在冲击共振腔上有压缩泵以及泵开关与之连接为一体；在冲击共振腔5的底部连接有螺纹连接阀2，螺纹连接阀2与吸收液储罐1连接；在冲击共振腔5的一端有喷嘴4，在喷嘴4外有保护罩3；在冲击共振腔5的另一端有压缩气体进口6；所述的冲击共振腔5内包括压缩泵与开关。
所述制造超声雾化喷洒装置的所有材料均由能够抵御血红素溶液腐蚀的不锈钢材料制造。
其工作原理：应用压缩空气冲击共振腔产生超声波，超声波把血红素溶液雾化成浓密的、直径小于50μm的微细雾滴,雾滴长时间悬浮于空气中捕获CO分子与其反应。根据需要调节超声频率、空气风量、压缩泵功率来获得不同直径的雾滴。

Claims (2)

1.一种血红素溶液超声雾化喷淋消除受限空间中的CO的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将装有血红素溶液的吸收液储罐与超声雾化喷洒装置连接；
(2)在受限空间启动超声雾化喷洒装置，打开冲击共振腔上的开关，同时启动上自带的水泵与超声共振装置；首先使吸收液储罐罐体内的吸收液被抽入冲击共振腔中，压缩空气通过也进入冲击共振腔与吸收液混合产生超声波，经喷嘴喷出后，吸收液雾化成浓密的、直径小于50μm的微细雾滴，长时间悬浮于空气中；
(3)血红素溶液为吸收液，实验用血红素溶液的配置方法：首先称取10g碳酸钠于烧杯中，并溶解于1L水中配置成1％的碳酸钠溶液；然后称取10g的氯化血红素和10g维生素C，置于1L的吸收液储罐罐体中，将1％碳酸钠溶液灌入吸收液储罐内，直至灌满，在灌入过程中搅拌，使氯化血红素和维生素C溶解，配置成所需的氯化血红素溶液；
(4)用CO检测器监控CO浓度变化；当CO浓度超标时，采用超声雾化喷洒装置喷洒血红素溶液；
(5)血红素溶液用完后将存储罐拆卸并置换，从而达到容器的循环利用；
血红素溶液用完后，将吸收液储罐1从超声雾化喷洒装置拆卸，置换上装有血红素溶液的吸收液储罐，拆卸下来的吸收液储罐的空罐灌装血红素溶液后备用；
(6)喷洒的血红素溶液吸收CO后失去活性，直接冲洗。
2.根据权利要求1所述的一种血红素溶液超声雾化喷淋消除受限空间中的CO的方法，其特征在于：所述的血红素溶液呈碱性，血红素溶液中包括有1：1的维生素C，防止血红素溶液氧化。
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