CN112723355A - 一种小型气体发生装置及二氧化碳的高效制备方法 - Google Patents

Abstract

一种小型气体发生装置及二氧化碳的高效制备方法，包括瓶盖、碱仓、酸液仓、连杆、填料仓、多孔圆板、气孔，瓶盖通过螺纹连接在瓶口的上端，瓶口的侧面设有气孔，瓶口的下端为填料仓，填料仓与瓶口之间设置有多孔圆板，填料仓的下端也设置多孔圆板并通过塑料薄膜与下方的仓体密封隔离，填料仓下方的仓体为酸液仓和碱仓，酸液仓与碱仓之间通过塑料薄膜密封隔离，连杆的上端与瓶盖固定连接，连杆的下端与酸液仓和碱仓之间的塑料薄膜固定连接，同时连杆还与填料仓下端的塑料薄膜固定连接。本发明可安全、快速的制备二氧化碳气体，仅含有少量水蒸气，脱水后即可获得高纯二氧化碳气体。小型气体发生装置结构简单、制造成本低。

Description

一种小型气体发生装置及二氧化碳的高效制备方法

技术领域

本发明涉及二氧化碳制备方法和设备，尤其涉及一种小型气体发生装置及二氧化碳的高效制备方法。

背景技术

二氧化碳也是化学实验室常用的一种气体，通常采用二氧化碳气瓶供气，气瓶笨重且有一定危险。在使用少量二氧化碳时，实验室也会采用碳酸钙与稀盐酸反应制取，但是由于稀盐酸的挥发性，二氧化碳中会含有少量的氯化氢，影响使用。如果采用稀硫酸和粉末状碳酸氢钠制备二氧化碳，则反应速度较慢，即使稀硫酸过量也会出现碳酸氢钠不能完全反应的情况。

二氧化碳也被用在快速充气领域。目前，国内外对充气装置的研究从未放松，但是依然存在一些不足和缺陷。例如现代救生装置的充气方法大多是采用现场充气或是高压储气，例如鼓风机充气式的救生气囊存在体积笨重、使用繁琐和产气速度较慢等缺点。高压储气存在安全性难以保证，且大众实用性较差等问题。对于利用化学方法制取气体达到快速充气目的的配方及充气装置的研究却非常的少，大多数只在设备上有所突出，但对于充气的方法及安全性方面没有过多的研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小型气体发生装置及二氧化碳的高效制备方法，可安全、快速的制备二氧化碳气体，通过本发明制备的二氧化碳气体纯度高，仅含有少量水蒸气，脱水后即可获得高纯二氧化碳气体。小型气体发生装置结构简单、制造成本低。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种小型气体发生装置，包括瓶盖、碱仓、酸液仓、连杆、填料仓、多孔圆板、气孔，所述瓶盖通过螺纹连接在瓶口的上端，瓶口的侧面设有气孔，瓶口的下端为填料仓，所述填料仓与瓶口之间设置有多孔圆板，所述填料仓的下端也设置多孔圆板并通过塑料薄膜与下方的仓体密封隔离，填料仓下方的仓体为酸液仓和碱仓，所述酸液仓与碱仓之间通过塑料薄膜密封隔离，所述连杆的上端与瓶盖固定连接，所述连杆的下端与酸液仓和碱仓之间的塑料薄膜固定连接，同时连杆还与填料仓下端的塑料薄膜固定连接。

所述填料仓中的填料为干燥剂。

所述填料仓中的填料也可以为防液体飞溅的泡沫或丝网。

一种利用小型气体发生装置制备二氧化碳的方法，包括如下方法：

1)制备二氧化碳的原料为碳酸氢钠、稀硫酸、分散剂，稀硫酸与分散剂按照质量比范围1000：0.5到1000:1的比例配比；

2)将固体碳酸氢钠装入碱仓，将配比好的稀硫酸和分散剂装入酸液仓，硫酸与碳酸氢钠的摩尔比大于0.5；

3)使用时，通过旋拧瓶盖带动连杆旋转，将两层塑料薄膜扯破，酸液流入碱仓，酸碱剧烈反应生成二氧化碳气体，二氧化碳气体向上穿过填料仓，从瓶口侧面的气孔排出。

所述分散剂是煤油、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇中的一种。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明利用新配方酸液可以快速产生大量二氧化碳气体，可以用于快速充气的场景。

2)本发明可以快速产生大量纯净的二氧化碳气体，可以用于一些特殊需要纯净二氧化碳的场景。

3)本发明的装置体积小，易携带，原料成本低，有很好的经济前景。

4)本发明方法采用碳酸氢钠和稀硫酸的简单化学反应，反应产物只有可回收利用的硫酸钠、二氧化碳和水，对人和环境的危害小，较为环保。

附图说明

图1为本发明一种小型气体发生装置的结构示意图。

图中：1-瓶盖；2-气孔；3-多孔圆板；4-填料仓；5-塑料薄膜；6-连杆；7-酸液仓；8-碱仓。

具体实施方式

下面对本发明做详细说明，但本发明的实施范围不仅仅限于下述的实施方式。

如图1所示，一种小型气体发生装置，包括瓶盖1、碱仓8、酸液仓7、连杆6、填料仓4、多孔圆板3、气孔2，所述瓶盖1通过螺纹连接在瓶口的上端，瓶口的侧面设有气孔2，瓶口的下端为填料仓4，所述填料仓4与瓶口之间设置有多孔圆板3，所述填料仓4的下端也设置多孔圆板3并通过塑料薄膜5与下方的仓体密封隔离，填料仓4下方的仓体为酸液仓6和碱仓8，所述酸液仓6与碱仓8之间通过塑料薄膜8密封隔离，所述连杆6的上端与瓶盖1固定连接，所述连杆6的下端与酸液仓6和碱仓8之间的塑料薄膜5固定连接，同时连杆6还与填料仓4下端的塑料薄膜5固定连接。

制备二氧化碳时，所述填料仓4中的填料为干燥剂。

作为快速充气装置时，所述填料仓4中的填料也可以为防液体飞溅的泡沫或丝网。

一种利用小型气体发生装置制备二氧化碳的方法，包括如下方法：

1)制备二氧化碳的原料为碳酸氢钠、稀硫酸、分散剂，稀硫酸与分散剂按照质量比范围1000：0.5到1000:1的比例配比；

2)将固体碳酸氢钠装入碱仓8，将配比好的稀硫酸和分散剂装入酸液仓6，硫酸与碳酸氢钠的摩尔比大于0.5；

3)使用时，通过旋拧瓶盖1带动连杆6旋转，将两层塑料薄膜5扯破，酸液流入碱仓8，酸碱剧烈反应生成二氧化碳气体，二氧化碳气体向上穿过填料仓4，从瓶口1侧面的气孔2排出。

优选的，在气孔2安装防水透气薄膜，只能透过气体，而不能透过液体，以防止有酸液流出。

所述分散剂是煤油、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇中的一种。

本发明配方为碳酸氢钠，稀硫酸，分散剂，当稀硫酸与分散剂按照质量比范围1000：0.5到1000:1的比例配置成的酸液和固体碳酸氢钠发生反应时，可迅速产生大量的二氧化碳气体。在酸液过量的前提下，碳酸氢钠快速完全反应，所产生的二氧化碳气体纯度高，仅含有少量水蒸气。与传统的稀硫酸和碳酸氢钠发生反应相比，产气量和反应时间如表1和表2所示。

表1未添加分散剂的稀硫酸和碳酸氢钠反应制备二氧化碳(现有技术)

表2添加分散剂的酸液和碳酸氢钠反应制备二氧化碳(本发明)

通过对比试验的产气量和反应时间关系可以看出，本发明的配方在2秒钟内即可达到最大产气量的百分之六十，10秒钟可以达到最大产气量，这样的反应速度，可以应对需要短时间内产生大量二氧化碳气体的需求，例如化学实验室内某些实验的要求或者救生衣的紧急充气。

本发明的一种小型气体发生装置为瓶状结构，通过两片塑料薄膜5将瓶结构分为三部分，上部为填料仓4，可根据需要盛装不同类型填料。制取高纯二氧化碳时，可盛装固体干燥剂；作为快速充气装置时，可盛装防液体飞溅的泡沫、丝网等填料。中部酸液仓7分装新配方酸液，下部碱仓8盛装固体碳酸氢钠。

瓶盖1与连杆6连接，连杆6与两块塑料薄膜5连接，塑料薄膜5紧密连接在瓶身内表面上，两块多孔圆板3与瓶身内表面连接。旋转瓶盖1时，带动连杆6撕破两块塑料薄膜5，酸液仓6的酸液落入碱仓8与碳酸氢钠发生反应。产生的二氧化碳气体，经过两块多孔圆板3，到达气孔2溢出。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种小型气体发生装置，其特征在于，包括瓶盖、碱仓、酸液仓、连杆、填料仓、多孔圆板、气孔，所述瓶盖通过螺纹连接在瓶口的上端，瓶口的侧面设有气孔，瓶口的下端为填料仓，所述填料仓与瓶口之间设置有多孔圆板，所述填料仓的下端也设置多孔圆板并通过塑料薄膜与下方的仓体密封隔离，填料仓下方的仓体为酸液仓和碱仓，所述酸液仓与碱仓之间通过塑料薄膜密封隔离，所述连杆的上端与瓶盖固定连接，所述连杆的下端与酸液仓和碱仓之间的塑料薄膜固定连接，同时连杆还与填料仓下端的塑料薄膜固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种小型气体发生装置，其特征在于，所述填料仓中的填料为干燥剂。

3.根据权利要求1所述的一种小型气体发生装置，其特征在于，所述填料仓中的填料为泡沫或丝网。

4.一种利用如权利要求1所述的小型气体发生装置制备二氧化碳的方法，其特征在于，包括如下方法：

1)制备二氧化碳的原料为碳酸氢钠、稀硫酸、分散剂，稀硫酸与分散剂按照质量比范围1000：0.5到1000:1的比例配比；

2)将固体碳酸氢钠装入碱仓，将配比好的稀硫酸和分散剂装入酸液仓，硫酸与碳酸氢钠的摩尔比大于0.5；

3)使用时，通过旋拧瓶盖带动连杆旋转，将两层塑料薄膜扯破，酸液流入碱仓，酸碱剧烈反应生成二氧化碳气体，二氧化碳气体向上穿过填料仓，从瓶口侧面的气孔排出。

5.一种利用如权利要求1所述的小型气体发生装置制备二氧化碳的方法，其特征在于，所述分散剂是煤油、三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇中的一种。

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