RU2484891C1 - Method of making chemical adsorbent of carbon dioxide - Google Patents
Method of making chemical adsorbent of carbon dioxide Download PDFInfo
- Publication number
- RU2484891C1 RU2484891C1 RU2011140110/05A RU2011140110A RU2484891C1 RU 2484891 C1 RU2484891 C1 RU 2484891C1 RU 2011140110/05 A RU2011140110/05 A RU 2011140110/05A RU 2011140110 A RU2011140110 A RU 2011140110A RU 2484891 C1 RU2484891 C1 RU 2484891C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- adsorbent
- carbon dioxide
- alkali
- dispersion
- fluoropolymer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам получения адсорбента диоксида углерода на основе гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов, предназначенного для использования в средствах защиты органов дыхания.The invention relates to methods for producing an adsorbent of carbon dioxide based on alkali and / or alkaline earth metal hydroxides, intended for use in respiratory protective equipment.
Известен способ изготовления поглотителя диоксида углерода на основе гидроксидов щелочных и щелочноземельных металлов для дыхательных систем (патент США 5964221, НКИ 128/205.12, 1999 г.), по которому порошок адсорбента диоксида углерода, в частности Sodasorb, выпускаемого фирмой W.R.Grace and Co. и состоящего из смеси гидроксида кальция, гидроксида натрия и гидроксида калия, смешивают с порошком полимера, в частности полиэтилена с высоким молекулярным весом. Смешение осуществляют в экструдере, при этом в смесь инжектируют смазочный материал (минеральное масло). Смешение осуществляют при нагревании, при этом полимер растворяется в смазочном материале, что обеспечивает однородное смешение полимера с адсорбентом. Полученную смесь экструдируют в композитный лист или иную форму. При необходимости лист каландруют, пропуская его между двумя валками. После охлаждения листа удаляют смазочный материал обработкой листа растворителем, в частности гексаном, после чего удаляют растворитель продувкой сухим азотом. Дополнительно проводится операция термоусадки полимера.A known method of manufacturing a carbon dioxide absorber based on alkali and alkaline earth metal hydroxides for respiratory systems (US patent 5964221, NKI 128 / 205.12, 1999), in which the powder is a carbon dioxide adsorbent, in particular Sodasorb, manufactured by W.R. Grace and Co. and consisting of a mixture of calcium hydroxide, sodium hydroxide and potassium hydroxide, is mixed with a polymer powder, in particular high molecular weight polyethylene. The mixture is carried out in an extruder, while a lubricant (mineral oil) is injected into the mixture. Mixing is carried out with heating, while the polymer dissolves in the lubricant, which ensures uniform mixing of the polymer with the adsorbent. The resulting mixture is extruded into a composite sheet or other form. If necessary, the sheet is calendared, passing it between two rolls. After cooling of the sheet, the lubricant is removed by treating the sheet with a solvent, in particular hexane, after which the solvent is removed by blowing with dry nitrogen. Additionally, the operation of heat shrinkage of the polymer.
Полученные листы поглотителя диоксида углерода сворачивают в рулон и в виде картриджа устанавливают в патроне дыхательной системы, при этом листы могут быть размещены между проницаемыми мембранами. Либо можно отлить под давлением этот материал с любым заданным контуром, например, в виде ребер на листе. Все варианты конструкции листа адсорбирующего вещества имеют гидрофобную поверхность. Содержание необходимого количества влаги обеспечивается нанесением водно-спиртовой смеси.The obtained sheets of carbon dioxide absorber are rolled up and installed in the form of a cartridge in the cartridge of the respiratory system, while the sheets can be placed between permeable membranes. Or, you can cast this material under pressure with any given contour, for example, in the form of ribs on a sheet. All options for the design of the sheet of absorbent material have a hydrophobic surface. The content of the required amount of moisture is provided by applying a water-alcohol mixture.
Однако этот способ изготовления адсорбента СО2 является технологически сложным. Ко всем недостаткам по вышеуказанному способу следует отнести дополнительные операции термоусадки адсорбента и продувки сухим азотом, что существенно повышает затраты на изготовление адсорбента и снижает качество адсорбента.However, this method of manufacturing a CO 2 adsorbent is technologically complex. All the disadvantages of the above method should include additional operations of heat shrinkage of the adsorbent and purge with dry nitrogen, which significantly increases the cost of manufacturing the adsorbent and reduces the quality of the adsorbent.
Известен способ изготовления поглотителя диоксида углерода на основе гидроксидов щелочных и щелочноземельных металлов для дыхательных систем (патент США 5165399, НКИ 128/205.12, 1992 г.), по которому адсорбент диоксида углерода на основе гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов соединяют с волокнистым материалом путем смешения порошкообразного адсорбента с волокнистым материалом, например в высокоскоростном смесителе, и смесь формуют в виде листа. Для формования смесь диспергируют в жидкость, в качестве которой используется любая жидкость, которая не растворяет адсорбент и волокнистый материал, и полученную дисперсию отливают в форме листа обычным способом изготовления бумаги. Лист подвергают сушке.A known method of manufacturing a carbon dioxide absorber based on alkali and alkaline earth metal hydroxides for respiratory systems (US patent 5165399, NKI 128 / 205.12, 1992), in which the carbon dioxide adsorbent based on alkali and / or alkaline earth metal hydroxides is combined with a fibrous material by mixing the powdered adsorbent with the fibrous material, for example in a high-speed mixer, and the mixture is formed into a sheet. For molding, the mixture is dispersed into a liquid, which is any liquid that does not dissolve the adsorbent and fibrous material, and the resulting dispersion is cast in the form of a sheet by the usual method of making paper. The sheet is dried.
Для повышения прочности адсорбента лист размещают между двумя слоями мембраны или проницаемой ткани и соединяют полученные слои в форме «сэндвича», например, ультразвуком или способом прошивного или иглопробивного скрепления многослойного материала, применяющихся в технологии получения нетканых материалов. Полученные листы компонуют соответствующим образом для использования в дыхательной системе.To increase the strength of the adsorbent, the sheet is placed between two layers of a membrane or permeable fabric and the resulting layers are combined in the form of a “sandwich”, for example, by ultrasound or by the method of piercing or needle-piercing bonding of a multilayer material used in the technology of producing nonwoven materials. The resulting sheets are arranged accordingly for use in the respiratory system.
Альтернативно смесь волокнистого материала и гидроксида металла может гранулироваться. Гранулы могут включаться в структуру листа сухим способом. Например, гранулированный адсорбент распределяют между двумя листами проницаемой мембраны и осуществляют их соединение иглопробивным способом.Alternatively, the mixture of fibrous material and metal hydroxide can be granulated. Granules may be included in the structure of the sheet in a dry manner. For example, a granular adsorbent is distributed between two sheets of a permeable membrane and they are joined by needle-punched method.
Мембрана или ткань могут компоноваться с адсорбентом до или после образования листа (пластины). В этом случае диспергированную в соответствующем растворителе смесь компонентов выливают на слой проницаемой ткани типа, например Nomex, используя технику бумажного производства. Лист высушивают и накладывают сверху второй лист из проницаемой ткани. Двухслойная структура механически обрабатывается, например, на иглопробивных станках.The membrane or tissue may be arranged with the adsorbent before or after the formation of the sheet (plate). In this case, a mixture of the components dispersed in an appropriate solvent is poured onto a layer of permeable fabric such as Nomex, using a papermaking technique. The sheet is dried and a second sheet of permeable fabric is applied on top. The two-layer structure is machined, for example, on needle-punched machines.
Однако этот способ не позволяет получить адсорбент с достаточной реакционной способностью к диоксиду углерода, поскольку, во-первых, происходит капсулирование полимером частиц активного компонента адсорбента, что снижает его реакционную способность к диоксиду углерода. Во-вторых, обработка адсорбента на иглопробивных станках нарушает и уплотняет его структуру, снижает порозность слоя, а следовательно, газопроницаемость адсорбента, что в результате понижает реакционную способность к диоксиду углерода.However, this method does not allow to obtain an adsorbent with sufficient reactivity to carbon dioxide, because, firstly, the polymer is encapsulated with particles of the active component of the adsorbent, which reduces its reactivity to carbon dioxide. Secondly, the processing of the adsorbent on needle-punched machines violates and compacts its structure, reduces the porosity of the layer and, consequently, the gas permeability of the adsorbent, which as a result reduces the reactivity to carbon dioxide.
В-третьих, использование в процессе изготовления адсорбента гидрофобных материалов приводит к снижению содержания воды в составе адсорбента и, соответственно, к снижению реакционной способности к диоксиду углерода.Thirdly, the use of hydrophobic materials in the manufacturing process of the adsorbent leads to a decrease in the water content of the adsorbent and, accordingly, to a decrease in the reactivity to carbon dioxide.
Кроме того, этот способ является сложным и периодическим, при этом лимитирующими стадиями технологического процесса является диспергирование смеси в жидкость и отделение твердой фазы. При этом применение в известном способе органических компонентов создает угрозу выделения токсичных примесей в газовоздушную смесь в процессе эксплуатации дыхательного аппарата пользователем.In addition, this method is complex and periodic, while the limiting stages of the process are dispersing the mixture into a liquid and separating the solid phase. Moreover, the use of organic components in the known method poses a threat of toxic impurities being released into the gas-air mixture during operation of the breathing apparatus by the user.
Известен способ изготовления адсорбента диоксида углерода на основе гидроксидов щелочных и щелочноземельных металлов для дыхательных систем (патент США 7326280, МПК В01Д 53/02, 2008 г.), по которому осуществляют экструдирование смеси порошков гидроксида металла, в частности безводного гидроксида лития, и полиэтилена с добавлением смазочного материала (минерального масла) с образованием листа. Для экструдирования материала в плоский лист может использоваться нагретая матрица. Экструдированный материал может быть поджат между двумя валками каландра, один из которых гладкий, а второй снабжен канавками, за счет которых на листе материала формируются выступы. Лист приобретает ребристую форму, что обеспечивает создание необходимых каналов для потока газа при эксплуатации поглотителя.A known method of manufacturing a carbon dioxide adsorbent based on alkali and alkaline earth metal hydroxides for respiratory systems (US patent 7326280, IPC V01D 53/02, 2008), which extrudes a mixture of powders of metal hydroxide, in particular anhydrous lithium hydroxide, and polyethylene with adding lubricant (mineral oil) to form a sheet. A heated die may be used to extrude the material into a flat sheet. The extruded material can be pressed between two calender rolls, one of which is smooth, and the second is provided with grooves, due to which protrusions are formed on the sheet of material. The sheet acquires a ribbed shape, which ensures the creation of the necessary channels for the gas flow during the operation of the absorber.
Ребристый лист можно охладить до температуры ниже точки плавления полиэтилена и затем смотать в рулон. Один из примеров экструдированного состава включает (в % масс.): гидроксид лития 65,3; смазка 33; полиэтилен 1,7.The ribbed sheet can be cooled to a temperature below the melting point of polyethylene and then wound into a roll. One example of an extruded composition includes (in wt.%): Lithium hydroxide 65.3; grease 33; polyethylene 1.7.
Далее осуществляют процесс экстракции с целью удаления смазки в рулоне. Для этого рулоны насыщаются гексаном, затем нагреваются и высушиваются в вакууме до полного удаления гексана. После охлаждения рулоны хранятся при температуре окружающей среды в атмосфере, свободной от диоксида углерода.Next, the extraction process is carried out in order to remove grease in the roll. To do this, the rolls are saturated with hexane, then heated and dried in vacuum until the hexane is completely removed. After cooling, the rolls are stored at ambient temperature in an atmosphere free of carbon dioxide.
Для эффективного удаления диоксида углерода осуществляют гидратацию адсорбента перед использованием. Гидратация ребристых листов осуществляется путем равномерного нанесения жидкой воды на поверхность листа.To effectively remove carbon dioxide, the adsorbent is hydrated before use. The hydration of ribbed sheets is carried out by uniformly applying liquid water to the surface of the sheet.
Однако применение органического полимерного материала снижает газопроницаемость адсорбента и доступ диоксида углерода к активному компоненту - гидроксиду металла. В итоге понижается реакционная способность адсорбента к диоксиду углерода.However, the use of organic polymer material reduces the gas permeability of the adsorbent and the access of carbon dioxide to the active component - metal hydroxide. As a result, the reactivity of the adsorbent to carbon dioxide decreases.
Кроме того, этот способ изготовления адсорбента СО2 является технологически сложным и включает много стадий: смешение исходных компонентов порошков безводного гидроксида лития и полиэтилена с добавлением смазочного материала, экструзию полученной смеси, удаление органического компонента экстракцией полученного адсорбента гексаном с последующим его испарением путем термической обработки в вакууме и гидратацию безводного адсорбента.In addition, this method of manufacturing a CO 2 adsorbent is technologically complicated and involves many stages: mixing the starting components of anhydrous lithium hydroxide and polyethylene powders with the addition of a lubricant, extruding the resulting mixture, removing the organic component by extracting the obtained adsorbent with hexane, followed by its evaporation by heat treatment in vacuum and hydration of anhydrous adsorbent.
Способ изготовления адсорбента лимитируется использованием низкопроизводительной вакуумной обработки, а операция увлажнения адсорбента не обеспечивает равномерного распределения влаги по всему объему листового адсорбента, что отрицательно влияет на сорбционную активность адсорбента к диоксиду углерода.A method of manufacturing an adsorbent is limited by the use of low-performance vacuum treatment, and the operation of moistening the adsorbent does not provide a uniform distribution of moisture throughout the volume of the sheet adsorbent, which negatively affects the sorption activity of the adsorbent to carbon dioxide.
Известен способ изготовления адсорбента диоксида углерода на основе гидроксидов щелочных и щелочноземельных металлов для дыхательных систем (заявка WO 2009/139664, МПК B01J 20/04, 2009 г.), который включает соединение гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов с волокнистым материалом, формование адсорбента в виде листа и сушку, при этом гидроксиды щелочных и/или щелочноземельных металлов используют в виде водной дисперсии, а соединение гидроксидов щелочного и/или щелочноземельного металла с волокнистым материалом осуществляют путем размещения водной дисперсии между слоями волокнистого материала.A known method of manufacturing a carbon dioxide adsorbent based on alkali and alkaline earth metal hydroxides for respiratory systems (application WO 2009/139664, IPC B01J 20/04, 2009), which comprises combining alkali and / or alkaline earth metal hydroxides with fibrous material, molding the adsorbent in the form of a sheet and drying, while the alkali and / or alkaline earth metal hydroxides are used in the form of an aqueous dispersion, and the alkali and / or alkaline earth metal hydroxides are combined with the fibrous material by placing an aqueous dispersion between layers of fibrous material.
Формование адсорбента в виде листа осуществляют путем прокатывания между валками.The formation of the adsorbent in the form of a sheet is carried out by rolling between the rollers.
В качестве волокнистого материала используют пористый волокнистый материал или нетканый щелочестойкий материал с низкой удельной плотностью.As the fibrous material, a porous fibrous material or a non-woven alkali-resistant material with a low specific gravity is used.
Водную дисперсию используют в виде пасты, в виде суспензии или в виде раствора.The aqueous dispersion is used as a paste, as a suspension, or as a solution.
Способ получения адсорбента осуществляют следующим образом.A method of producing an adsorbent is as follows.
Исходные компоненты гидроксид щелочного и/или щелочноземельного металла смешивают с водой до образования водной дисперсии, которая может иметь консистенцию пасты или суспензии либо может быть в виде раствора. Водную дисперсию наносят на слой пористого волокнистого материала (тканого или нетканого), в качестве которого могут быть использованы любые материалы, например стеклобумага, стекломат, термостойкие негорючие материалы типа Nomex, Kevlar (фирмы Du Pont, США), Русар, Арселон (Россия) или любые другие щелочестойкие материалы с низкой удельной плотностью.The starting components are alkali and / or alkaline earth metal hydroxide mixed with water until an aqueous dispersion forms, which may have the consistency of a paste or suspension or may be in the form of a solution. The aqueous dispersion is applied to a layer of porous fibrous material (woven or non-woven), which can be used any materials, such as glass paper, glass mat, heat-resistant non-combustible materials such as Nomex, Kevlar (Du Pont, USA), Rusar, Arselon (Russia) or any other alkali-resistant materials with low specific gravity.
В качестве гидроксидов металлов могут быть использованы гидроксиды щелочных и/или щелочноземельных металлов такие, как гидроксид калия, гидроксид натрия, гидроксид лития, гидроксид кальция, гидроксид магния и другие, обладающие химической активностью к диоксиду углерода.As metal hydroxides, alkali and / or alkaline earth metal hydroxides such as potassium hydroxide, sodium hydroxide, lithium hydroxide, calcium hydroxide, magnesium hydroxide and others having chemical activity to carbon dioxide can be used.
На полученный на предыдущей стадии слой волокнистого материала с водной дисперсией накладывают второй слой пористого волокнистого материала и осуществляют формование полученной структуры (композиции) в виде листа обычным способом, например прокаткой валками.A second layer of porous fibrous material is applied to the layer of fibrous material obtained from the previous stage and the molding of the resulting structure (composition) in the form of a sheet in the usual way, for example, by rolling rollers.
Полученный лист адсорбента подвергают сушке обычным способом, например в лабораторном или промышленном электрошкафу с вентиляцией воздухом. При этом параметры сушки устанавливают в зависимости от заданного содержания остаточной влаги в адсорбенте.The resulting adsorbent sheet is dried in the usual way, for example in a laboratory or industrial control cabinet with air ventilation. In this case, the drying parameters are set depending on the specified residual moisture content in the adsorbent.
Далее листы адсорбента, в зависимости от назначения, сворачивают в рулон и помещают в картридж, получая тем самым переснаряжаемый патрон для очистки выдыхаемого воздуха от диоксида углерода для аппарата индивидуального пользования, или адсорбент применяют в виде изготовленных листов, размещая в соответствующее приспособление (устройство, конструкцию) в системах очистки воздуха замкнутых объемов.Next, the sheets of adsorbent, depending on the purpose, are rolled up and placed in a cartridge, thereby obtaining a rechargeable cartridge for cleaning the exhaled air of carbon dioxide for an individual device, or the adsorbent is used in the form of manufactured sheets, placed in the appropriate device (device, design ) in closed air purification systems.
Этот способ позволяет упростить технологию изготовления химического адсорбента диоксида углерода. Однако он позволяет изготавливать химический адсорбент только в форме листов или листов, свернутых в рулон, предназначенных для изготовления картриджей для средств защиты органов дыхания. Изготовление других форм адсорбента с целью расширения ассортимента его использования в других областях техники затруднительно, так как при раскрое листового химического адсорбента наблюдается его крошение, просыпание, поскольку частицы адсорбента не прочно закреплены и свободно размещены между двумя слоями пористого волокнистого материала, из чего следует, что листовой химический адсорбент имеет недостаточно высокие механические характеристики. Кроме того, способ получения химического адсорбента по вышеуказанному способу не позволяет увеличить хемосорбционные характеристики или реакционную способность адсорбента к диоксиду углерода, поскольку не представляется возможным получение адсорбента в форме листов толщиной менее 1,5 мм. Количество поглощенного диоксида углерода в динамических условиях не превышает 130,7 л/кг.This method allows to simplify the manufacturing technology of a chemical adsorbent of carbon dioxide. However, it allows one to produce a chemical adsorbent only in the form of sheets or sheets rolled up, intended for the manufacture of cartridges for respiratory protection. The manufacture of other forms of adsorbent in order to expand the range of its use in other areas of technology is difficult, since when cutting a sheet of chemical adsorbent, its crumbling, spilling is observed, since the adsorbent particles are not firmly fixed and freely placed between two layers of porous fibrous material, which implies that sheet chemical adsorbent has insufficiently high mechanical characteristics. In addition, the method for producing a chemical adsorbent according to the above method does not allow increasing the chemisorption characteristics or reactivity of the adsorbent for carbon dioxide, since it is not possible to obtain the adsorbent in the form of sheets with a thickness of less than 1.5 mm. The amount of absorbed carbon dioxide in dynamic conditions does not exceed 130.7 l / kg.
Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик адсорбента.The objective of the invention is to improve the operational characteristics of the adsorbent.
Техническим результатом изобретения является повышение реакционной способности адсорбента к диоксиду углерода, его механической прочности и низкое сопротивление потоку газа.The technical result of the invention is to increase the reactivity of the adsorbent to carbon dioxide, its mechanical strength and low resistance to gas flow.
Технический результат достигается изобретением, согласно которому в способе изготовления химического адсорбента диоксида углерода, включающем образование дисперсии гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов и формование адсорбента, образование дисперсии осуществляют смешением порошков гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов с волокнообразующим полимером и органическим растворителем. При этом в качестве волокнообразующего полимера используют фторполимер, а в качестве органического растворителя используют ацетон. Смешение исходных компонентов осуществляют при соотношении порошок гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов/фторполимер равном 70-85/30-15% весовых, а количество растворителя составляет 4,0-6,8 мл на 1 грамм фторполимера. Формование осуществляют воздействием на дисперсию электростатического поля (метод электроформования), после чего проводят увлажнение формованного материала водой либо щелочным раствором до содержания воды в химическом адсорбенте диоксида углерода от 15 до 21%.The technical result is achieved by the invention, according to which, in a method of manufacturing a chemical adsorbent of carbon dioxide, comprising the formation of a dispersion of hydroxides of alkali and / or alkaline earth metals and molding the adsorbent, the formation of the dispersion is carried out by mixing powders of hydroxides of alkali and / or alkaline earth metals with a fiber-forming polymer and an organic solvent. In this case, a fluoropolymer is used as a fiber-forming polymer, and acetone is used as an organic solvent. The mixing of the starting components is carried out at a ratio of powder of alkali and / or alkaline earth metal hydroxides / fluoropolymer equal to 70-85 / 30-15% by weight, and the amount of solvent is 4.0-6.8 ml per 1 gram of fluoropolymer. Molding is carried out by influencing the dispersion of the electrostatic field (electrospinning method), after which the molded material is moistened with water or an alkaline solution to a water content in the chemical adsorbent of carbon dioxide from 15 to 21%.
Предпочтительно увлажнение полученного после формования материала проводить щелочными растворами, в качестве которых целесообразно использование растворов гидроксида калия или натрия. Из-за гидрофобности волокнообразующего полимера процесс увлажнения полученных хемосорбентов до требуемого значения с помощью воды (или водяного пара) протекает довольно медленно, однако использование водных растворов гидроксидов натрия или калия позволяет существенно сократить время протекания данной операции и обеспечивает равномерное распределение воды в хемосорбенте, что способствует повышению реакционной способности хемосорбента к диоксиду углерода и его динамической емкости.It is preferable to moisten the material obtained after molding to carry out alkaline solutions, which are appropriate to use potassium or sodium hydroxide solutions. Due to the hydrophobicity of the fiber-forming polymer, the process of wetting the obtained chemisorbents to the required value with water (or water vapor) is quite slow, however, the use of aqueous solutions of sodium or potassium hydroxides can significantly reduce the time required for this operation and ensures uniform distribution of water in the chemisorbent, which contributes to increasing the reactivity of chemisorbent to carbon dioxide and its dynamic capacity.
Использование в качестве волокнообразующего полимера фторполимеров обусловлено следующими аспектами. Во-первых, полимер должен обладать высокой устойчивостью к агрессивным химическим средам (щелочам) для предотвращения его разрушения в процессах формования, хранения и эксплуатации. Во-вторых, поскольку полученные по изобретению материалы предназначены для использования в средствах защиты органов дыхания, все используемые при их изготовлении компоненты и продукты их взаимодействия в процессе синтеза и эксплуатации не должны представлять токсикологической угрозы организму человека.The use of fluoropolymers as the fiber-forming polymer is due to the following aspects. First, the polymer must be highly resistant to aggressive chemical media (alkalis) to prevent its destruction in the processes of molding, storage and operation. Secondly, since the materials obtained according to the invention are intended for use in respiratory protective equipment, all components and their interaction products used in their manufacture during synthesis and operation should not pose a toxicological threat to the human body.
Содержание в дисперсии для формования исходных компонентов в указанных количествах определяет не только реологические свойства дисперсии, влияющие на продолжительность и интенсивность ее перемешивания для гомогенизирования, но и устойчивость композиции в гомогенном состоянии, а также условия и способы ее формования. Последнее крайне важно для получения однородных по своему составу изготовленных методом электроформования химических адсорбентов (хемосорбентов) диоксида углерода и снижения их дефектности.The content in the dispersion for molding the starting components in the indicated amounts determines not only the rheological properties of the dispersion that affect the duration and intensity of its mixing for homogenization, but also the stability of the composition in a homogeneous state, as well as the conditions and methods of its molding. The latter is extremely important for obtaining chemical adsorbents (chemisorbents) of carbon dioxide that are homogeneous in composition and are reduced by defect.
Кроме того, количество растворителя и размер его молекул оказывают существенное влияние на формирование пористой структуры формованных химических адсорбентов диоксида углерода в процессе его удаления на стадии формования, что находится в тесной взаимосвязи с механическими свойствами полученных материалов и кинетическими параметрами процессов хемосорбции диоксида углерода при их эксплуатации.In addition, the amount of solvent and the size of its molecules have a significant effect on the formation of the porous structure of molded chemical adsorbents of carbon dioxide during its removal at the molding stage, which is closely related to the mechanical properties of the materials obtained and the kinetic parameters of the processes of chemisorption of carbon dioxide during their operation.
Растворитель является порообразователем. При его удалении из сырого изделия в процессе формования образуется множество сквозных транспортных пор диаметром до 10 мкм (вторичная пористая структура формованного хемосорбента), определяющих кинетику процесса массопереноса сорбата в процессе хемосорбции. Количество растворителя, определенное экспериментальным путем, напрямую связано с морфологией вторичной пористой структуры формованного хемосорбента. Установленное оптимальное количество растворителя составляет 4,0-6,8 мл на 1 грамм волокнообразующего полимера.The solvent is a blowing agent. When it is removed from the crude product during molding, a lot of through transport pores with a diameter of up to 10 μm (secondary porous structure of the molded chemisorbent) are formed, which determine the kinetics of the process of mass transfer of sorbate in the process of chemisorption. The amount of solvent determined experimentally is directly related to the morphology of the secondary porous structure of the molded chemisorbent. The established optimal amount of solvent is 4.0-6.8 ml per 1 gram of fiber-forming polymer.
Снижение количества растворителя ниже указанного значения не только ухудшает механические и адсорбционные свойства формованного хемосорбента, но и усложняет процесс его формования в виде волокна вследствие высокой вязкости дисперсии. Первое может быть объяснено как уменьшением количества транспортных пор, образующихся при удалении растворителя (что вызывает рост диффузионного сопротивления и ведет к снижению кинетики массопереноса диоксида углерода), так и неоднородностью структуры получаемых формованных хемосорбентов вследствие неравномерного распределения частиц гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов в объеме полимера. Увеличение количества растворителя выше указанного значения не приводит к кардинальному улучшению эксплуатационных характеристик формованного хемосорбента, однако отрицательно сказывается на его себестоимости и оказывает дополнительное негативное воздействие как на обслуживающий персонал, так и на окружающую среду.The decrease in the amount of solvent below the specified value not only affects the mechanical and adsorption properties of the molded chemisorbent, but also complicates the process of its formation in the form of fibers due to the high viscosity of the dispersion. The first can be explained both by a decrease in the number of transport pores formed upon removal of the solvent (which causes an increase in diffusion resistance and leads to a decrease in the kinetics of mass transfer of carbon dioxide), and the heterogeneity of the structure of the obtained molded chemosorbents due to the uneven distribution of particles of alkali and / or alkaline earth metal hydroxides in the volume polymer. An increase in the amount of solvent above the specified value does not lead to a drastic improvement in the operational characteristics of the molded chemisorbent, however, it negatively affects its cost and has an additional negative impact on both the operating staff and the environment.
Смешение порошка гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов и фторполимера желательно осуществлять в твердой форме и растворитель вводить в полученную смесь. При этом весовое соотношение порошок гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов/фторполимер целесообразно поддерживать равным 70-85/30-15.The mixture of alkali and / or alkaline earth metal hydroxide powder and fluoropolymer is preferably carried out in solid form and the solvent is introduced into the resulting mixture. In this case, the weight ratio of the powder of hydroxides of alkali and / or alkaline earth metals / fluoropolymer, it is advisable to maintain equal to 70-85 / 30-15.
При содержании фторполимера в формованном хемосорбенте меньше 15% снижается его механическая прочность, что может привести к его разрушению при транспортировке и эксплуатации. При разрушении хемосорбента образуется мелкодисперсная фракция (пыль) гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов, которая при попадании в дыхательные пути человека может привести не только к химическим ожогам, но и вызвать летальный исход. Увеличение содержания фторполимера в формованном хемосорбенте больше 30% нецелесообразно, так как дальнейшее увеличение волокнообразующего полимера не приводит к существенному росту прочности хемосорбента, однако снижает его сорбционную емкость на единицу массы.When the fluoropolymer content in the molded chemisorbent is less than 15%, its mechanical strength decreases, which can lead to its destruction during transportation and operation. When the chemisorbent is destroyed, a finely dispersed fraction (dust) of hydroxides of alkali and / or alkaline earth metals is formed, which, if it enters the respiratory tract, can lead not only to chemical burns, but also cause death. An increase in the content of fluoropolymer in the molded chemosorbent of more than 30% is impractical, since a further increase in the fiber-forming polymer does not lead to a significant increase in the strength of the chemisorbent, but reduces its sorption capacity per unit mass.
Воздействие электростатического поля на полимерную дисперсию гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов позволяет получать адсорбент в виде волокон различной толщины. Частицы адсорбента при этом либо размещены внутри волокон, либо закреплены на волокнах. При этом частицы адсорбента распределены равномерно, адсорбент имеет высокую сорбционную емкость, газопроницаемость, пористость, реакционную способность к диоксиду углерода, прочность, не пылит.The effect of the electrostatic field on the polymer dispersion of hydroxides of alkali and / or alkaline earth metals makes it possible to obtain an adsorbent in the form of fibers of various thicknesses. The adsorbent particles are either placed inside the fibers or attached to the fibers. Moreover, the adsorbent particles are evenly distributed, the adsorbent has a high sorption capacity, gas permeability, porosity, carbon dioxide reactivity, strength, does not dust.
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
Порошкообразный гидроксид щелочного и/или щелочноземельного металла смешивают с порошком фторполимера (обычно это фторопласт марки «Ф-42В» ГОСТ 25428-82) и ацетоном до образования полимерной дисперсию. Дисперсию подвергают электростатическому формованию. Способ формования в электростатическом поле является известным в технике (см., например, Ю.Н.Филатов. Электроформование волокнистых материалов (ЭФВ-процесс)./Под ред. В.Н.Кириченко. - М.: Нефть и газ, 1997. - 297 с.; Y.Filatov, A.Budyka, V.Kirichenko. Electrospinning of Micro- and Nanofibers: Fundamentals in Separation and Filtration Processes. New York, Begell House Inc., 2007; Seeram Ramakrishna, Kazutoshi Fujihara,Wee-Eong Teo.Teik-Cheng Lim & Zuwei Ma. An Introduction to Electrospinning and Nanofibers.- National University of Singapore, World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., 2005. - 382 с.) и заключается в создании разности электрических потенциалов между концом иглы (эмиттер) и коллектором.The powdered hydroxide of an alkali and / or alkaline earth metal is mixed with a fluoropolymer powder (usually it is a fluoroplastic brand "F-42V" GOST 25428-82) and acetone until a polymer dispersion is formed. The dispersion is electrostatically molded. The method of molding in an electrostatic field is known in the art (see, for example, Yu.N. Filatov. Electroforming of fibrous materials (EPI process) ./ Edited by V.N. Kirichenko. - M.: Oil and gas, 1997. - 297 p .; Y. Filatov, A. Budyka, V. Kirichenko. Electrospinning of Micro- and Nanofibers: Fundamentals in Separation and Filtration Processes. New York, Begell House Inc., 2007; Seeram Ramakrishna, Kazutoshi Fujihara, Wee-Eong Teo.Teik-Cheng Lim & Zuwei Ma. An Introduction to Electrospinning and Nanofibers.- National University of Singapore, World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., 2005.- 382 p.) And consists in creating the electric potential difference between the end of the needle (emitter) and collector.
Для формования дисперсию гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов помещают в электростатическое поле.For molding, a dispersion of alkali and / or alkaline earth metal hydroxides is placed in an electrostatic field.
Под действием электростатического поля происходит нейтрализация сил поверхностного натяжения дисперсии, в результате дисперсия вытекает из дозирующего устройства, являющегося полюсом высокого напряжения, и расщепляется на множество тонких волокон. В процессе испарения растворителя волокна высыхают и осаждаются на противоположно заряженном приемном электроде (коллекторе). Электроформование может быть осуществлено, например, на установке марки NANON-01A (фирма МЕСС Co. Ltd, Япония).Under the influence of the electrostatic field, the surface tension forces of the dispersion are neutralized, as a result of the dispersion flows from the metering device, which is a high voltage pole, and splits into many thin fibers. In the process of evaporation of the solvent, the fibers dry and precipitate on the oppositely charged receiving electrode (collector). Electroforming can be carried out, for example, on a NANON-01A brand installation (MESS Co. Ltd, Japan).
Волокна компактируются, в зависимости от конструкции устройства средства защиты органов дыхания, в виде листа, рулона, блока и другой формы. Скомпонованный таким образом адсорбент размещают в соответствующих конструктивных элементах средств защиты органов дыхания или систем очистки воздуха замкнутых объемов. Полученный хемосорбент увлажняется обычным способом водой (или водяным паром) или щелочным раствором (калия, натрия и др.).The fibers are compacted, depending on the design of the respiratory protection device, in the form of a sheet, roll, block and other shape. The adsorbent arranged in such a way is placed in the corresponding structural elements of respiratory protective equipment or closed-volume air purification systems. The resulting chemisorbent is moistened in the usual way with water (or water vapor) or an alkaline solution (potassium, sodium, etc.).
Пример 1Example 1
Готовят полимерную дисперсию, для чего 80 г твердого гидроксида кальция Са(ОН)2 смешивают с 20 г порошка фторполимера (весовое соотношение порошок гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов/фторполимер равно 80/20). В полученную механическую смесь приливают 90 мл ацетона (количество растворителя составляет 4,5 мл на 1 г фторполимера). Смесь перемешивают обычным способом до образования полимерной дисперсии в течение 5-10 мин при комнатной температуре. Полученную дисперсию с помощью дозирующего устройства помещают в электростатическое поле. Электроформование осуществляют при разности потенциалов 30 кВ и объемном расходе дисперсии 7-10-2 см3/с. Образующиеся волокна осаждаются на противоположно заряженном приемном электроде (подложке) в форме листа толщиной 0,5 мм. Химический адсорбент в форме листа отделяют от подложки и увлажняют водяным паром до содержания воды 15-17%. Конечный продукт хранят в герметичной упаковке до использования.A polymer dispersion is prepared, for which 80 g of solid calcium hydroxide Ca (OH) 2 is mixed with 20 g of fluoropolymer powder (weight ratio of alkali and / or alkaline earth metal hydroxide powder / fluoropolymer is 80/20). 90 ml of acetone is poured into the obtained mechanical mixture (the amount of solvent is 4.5 ml per 1 g of fluoropolymer). The mixture is stirred in the usual way until a polymer dispersion is formed for 5-10 minutes at room temperature. The resulting dispersion using a metering device is placed in an electrostatic field. Electroforming is carried out at a potential difference of 30 kV and a volumetric flow rate of dispersion of 7-10 -2 cm 3 / s. The resulting fibers are deposited on an oppositely charged receiving electrode (substrate) in the form of a sheet with a thickness of 0.5 mm. The chemical adsorbent in the form of a sheet is separated from the substrate and moistened with water vapor to a water content of 15-17%. The final product is stored in sealed packaging until use.
Пример 2Example 2
Готовят полимерную дисперсию, для чего 100 г твердого гидроксида лития LiOH смешивают с 30 г твердого фторполимера (весовое соотношение порошок гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов / фторполимер равно 77/23), после чего в полученную механическую смесь приливают 120 мл ацетона (количество растворителя составляет 4,0 мл на 1 г фторполимера). Смесь перемешивают обычным способом до образования полимерной дисперсии в течение 5-10 мин при комнатной температуре. Полученную дисперсию с помощью дозирующего устройства помещают в электростатическое поле. Электроформование осуществляют при разности потенциалов 30 кВ и объемном расходе дисперсии 8·10-2 см3/с. Образующиеся волокна осаждаются на противоположно заряженном приемном электроде (подложке) в форме листа толщиной 0,5 мм. Химический адсорбент в форме листа отделяют от подложки и увлажняют водой до содержания воды 15-17%. Конечный продукт хранят в герметичной упаковке до использования.A polymer dispersion is prepared, for which 100 g of solid lithium hydroxide LiOH is mixed with 30 g of solid fluoropolymer (weight ratio of alkali and / or alkaline earth metal hydroxide powder / fluoropolymer is 77/23), after which 120 ml of acetone is added to the resulting mechanical mixture (amount of solvent is 4.0 ml per 1 g of fluoropolymer). The mixture is stirred in the usual way until a polymer dispersion is formed for 5-10 minutes at room temperature. The resulting dispersion using a metering device is placed in an electrostatic field. Electroforming is carried out at a potential difference of 30 kV and a volumetric flow rate of dispersion of 8 · 10 -2 cm 3 / s. The resulting fibers are deposited on an oppositely charged receiving electrode (substrate) in the form of a sheet with a thickness of 0.5 mm. The chemical adsorbent in the form of a sheet is separated from the substrate and moistened with water to a water content of 15-17%. The final product is stored in sealed packaging until use.
Пример 3Example 3
Готовят полимерную дисперсию, для чего 50 г твердого гидроксида кальция Са(ОН)2 смешивают с 50 г гидроксида лития LiOH и 25 г твердого фторполимера (весовое соотношение порошок гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов/фторполимер равно 80/20), после чего в полученную механическую смесь приливают 110 мл ацетона (количество растворителя составляет 4,4 мл на 1 г фторполимера). Смесь перемешивают обычным способом до образования полимерной дисперсии в течение 5-10 мин при комнатной температуре. Полученную дисперсию с помощью дозирующего устройства помещают в электростатическое поле. Электроформование осуществляют при разности потенциалов 25 кВ и объемном расходе дисперсии 1,8·10-3 см3/с. Образующиеся волокна осаждаются на противоположно заряженном приемном электроде (подложке) в форме листа толщиной 1,5 мм. Химический адсорбент в форме листа отделяют от подложки и увлажняют раствором гидроксида калия до содержания воды 16-18%. Конечный продукт хранят в герметичной упаковке до использования.A polymer dispersion is prepared, for which 50 g of solid calcium hydroxide Ca (OH) 2 is mixed with 50 g of lithium hydroxide LiOH and 25 g of solid fluoropolymer (weight ratio of alkali and / or alkaline earth metal hydroxide powder / fluoropolymer is 80/20), after which the resulting mechanical mixture is poured 110 ml of acetone (the amount of solvent is 4.4 ml per 1 g of fluoropolymer). The mixture is stirred in the usual way until a polymer dispersion is formed for 5-10 minutes at room temperature. The resulting dispersion using a metering device is placed in an electrostatic field. Electroforming is carried out at a potential difference of 25 kV and a volumetric flow rate of dispersion of 1.8 · 10 -3 cm 3 / s. The resulting fibers are deposited on an oppositely charged receiving electrode (substrate) in the form of a sheet 1.5 mm thick. The chemical adsorbent in the form of a sheet is separated from the substrate and moistened with a solution of potassium hydroxide to a water content of 16-18%. The final product is stored in sealed packaging until use.
Пример 4Example 4
Готовят полимерную дисперсию, для чего 70 г твердого гидроксида магния Mg(OH)2 смешивают с 30 г твердого фторполимера (весовое соотношение порошок гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов/фторполимер равно 70/30), после чего в полученную механическую смесь приливают 120 мл ацетона (количество растворителя составляет 4,0 мл на 1 г фторполимера). Смесь перемешивают обычным способом до образования полимерной дисперсии в течение 5-10 мин при комнатной температуре. Полученную дисперсию с помощью дозирующего устройства помещают в электростатическое поле. Электроформование осуществляют при разности потенциалов 30 кВ и объемном расходе дисперсии 2,1·10-3 см3/с. Образующиеся волокна осаждаются на противоположно заряженном приемном электроде (подложке) в форме листа толщиной 1,0 мм. Химический адсорбент в форме листа отделяют от подложки и увлажняют раствором гидроксида натрия до содержания воды 15-17%. Конечный продукт хранят в герметичной упаковке до использования.A polymer dispersion is prepared, for which 70 g of solid magnesium hydroxide Mg (OH) 2 is mixed with 30 g of solid fluoropolymer (weight ratio of alkali and / or alkaline earth metal hydroxide powder / fluoropolymer is 70/30), after which 120 ml is poured into the obtained mechanical mixture acetone (the amount of solvent is 4.0 ml per 1 g of fluoropolymer). The mixture is stirred in the usual way until a polymer dispersion is formed for 5-10 minutes at room temperature. The resulting dispersion using a metering device is placed in an electrostatic field. Electroforming is carried out with a potential difference of 30 kV and a volumetric flow rate of dispersion of 2.1 · 10 -3 cm 3 / s. The resulting fibers are deposited on an oppositely charged receiving electrode (substrate) in the form of a sheet with a thickness of 1.0 mm The chemical adsorbent in the form of a sheet is separated from the substrate and moistened with sodium hydroxide solution to a water content of 15-17%. The final product is stored in sealed packaging until use.
Пример 5Example 5
Готовят полимерную дисперсию, для чего 30 г твердого гидроксида лития LiOH смешивают с 30 г твердого гидроксида магния Mg(OH)2, 40 г твердого гидроксида кальция Са(ОН)2 и 25 г твердого фторполимера (весовое соотношение порошок гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов/фторполимер равно 80/20), после чего в полученную механическую смесь приливают 130 мл ацетона (количество растворителя составляет 5,2 мл на 1 г фторполимера). Смесь перемешивают обычным способом до образования полимерной дисперсии в течение 5-10 мин при комнатной температуре. Полученную дисперсию с помощью дозирующего устройства помещают в электростатическое поле. Электроформование осуществляют при разности потенциалов 30 кВ и объемном расходе дисперсии 5,0·10-2 см3/с. Образующиеся волокна осаждаются на противоположно заряженном приемном электроде (подложке) в форме листа толщиной 1,0 мм. Химический адсорбент в форме листа отделяют от подложки и увлажняют раствором гидроксида калия до содержания воды 20-21%. Конечный продукт хранят в герметичной упаковке до использования.A polymer dispersion is prepared, for which 30 g of solid lithium hydroxide LiOH is mixed with 30 g of solid magnesium hydroxide Mg (OH) 2 , 40 g of solid calcium hydroxide Ca (OH) 2 and 25 g of solid fluoropolymer (weight ratio of alkali and / or alkaline earth hydroxide powder metals / fluoropolymer is 80/20), after which 130 ml of acetone is poured into the obtained mechanical mixture (the amount of solvent is 5.2 ml per 1 g of fluoropolymer). The mixture is stirred in the usual way until a polymer dispersion is formed for 5-10 minutes at room temperature. The resulting dispersion using a metering device is placed in an electrostatic field. Electroforming is carried out at a potential difference of 30 kV and a dispersion volume flow rate of 5.0 · 10 -2 cm 3 / s. The resulting fibers are deposited on an oppositely charged receiving electrode (substrate) in the form of a sheet with a thickness of 1.0 mm The chemical adsorbent in the form of a sheet is separated from the substrate and moistened with a solution of potassium hydroxide to a water content of 20-21%. The final product is stored in sealed packaging until use.
Пример 6Example 6
Готовят полимерную дисперсию, для чего 70 г твердого гидроксида лития LiOH смешивают с 15 г гидроксида кальция Са(ОН)2, 15 г гидроксида магния Mg(OH)2 и с 17,6 г твердого фторполимера (весовое соотношение порошок гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов/фторполимер равно 85/15), после чего в полученную механическую смесь приливают 120 мл ацетона (количество растворителя составляет 6,8 мл на 1 г фторполимера). Смесь перемешивают обычным способом до образования полимерной дисперсии в течение 5-10 мин при комнатной температуре. Полученную дисперсию с помощью дозирующего устройства помещают в электростатическое поле. Электроформование осуществляют при разности потен-циалов 30 кВ и объемном расходе дисперсии 2,3·10-3 см3/с. Образующиеся волокна осаждаются на противоположно заряженном приемном электроде (подложке) в форме листа толщиной 10,0 мм. Химический адсорбент в форме листа отделяют от подложки и увлажняют водой до содержания воды 18-20%. Конечный продукт хранят в герметичной упаковке до использования.A polymer dispersion is prepared, for which 70 g of solid lithium hydroxide LiOH are mixed with 15 g of calcium hydroxide Ca (OH) 2 , 15 g of magnesium hydroxide Mg (OH) 2 and 17.6 g of solid fluoropolymer (weight ratio of alkali and / or powder hydroxides alkaline earth metals / fluoropolymer is 85/15), after which 120 ml of acetone is added to the resulting mechanical mixture (the amount of solvent is 6.8 ml per 1 g of fluoropolymer). The mixture is stirred in the usual way until a polymer dispersion is formed for 5-10 minutes at room temperature. The resulting dispersion using a metering device is placed in an electrostatic field. Electroforming is carried out at a potential difference of 30 kV and a volumetric flow rate of dispersion of 2.3 · 10 -3 cm 3 / s. The resulting fibers are deposited on an oppositely charged receiving electrode (substrate) in the form of a sheet 10.0 mm thick. The chemical adsorbent in the form of a sheet is separated from the substrate and moistened with water to a water content of 18-20%. The final product is stored in sealed packaging until use.
Определение сорбционных характеристик хемосорбентов, полученных по примерам 1-6, проводилось на динамической установке, имитирующей условия работы адсорбента в патроне дыхательного аппарата. Определение сорбционной активности характеризует способность адсорбента поглощать диоксид углерода из проходящего через него потока газовоздушной смеси и выражается в единицах - дм3/кг (количество дм3 (литров) поглощенного диоксида углерода на 1 кг адсорбента).Determination of the sorption characteristics of the chemisorbents obtained according to examples 1-6 was carried out on a dynamic installation that simulates the conditions of the adsorbent in the cartridge of the breathing apparatus. The determination of sorption activity characterizes the ability of an adsorbent to absorb carbon dioxide from a gas-air mixture flowing through it and is expressed in units of dm 3 / kg (amount of dm 3 (liters) of absorbed carbon dioxide per 1 kg of adsorbent).
Испытания адсорбента проведены при следующих условиях:Adsorbent tests were carried out under the following conditions:
- относительная влажность газовоздушной смеси- relative humidity of the air-gas mixture
Испытания хемосорбента проводили до достижения концентрации в газовоздушной смеси за слоем адсорбента, равной 3,0% диоксида углерода.Tests of chemisorbent were carried out until the concentration in the gas-air mixture behind the adsorbent layer was 3.0% of carbon dioxide.
Испытания на механическую прочность хемосорбента проводили воздействием вибрационных нагрузок, имитирующих транспортировку.Tests for the mechanical strength of the chemisorbent were carried out under the influence of vibrational loads imitating transportation.
В аналогичных условиях проведены сравнительные испытания адсорбента, изготовленного по заявке WO 2009/139664, МПК B01J 20/04, 2009 г.In similar conditions, comparative tests of the adsorbent made according to the application WO 2009/139664, IPC B01J 20/04, 2009 were carried out.
Результаты испытаний представлены в таблице.The test results are presented in the table.
Как видно из представленных данных, заявляемое изобретение позволяет повысить реакционную способность адсорбента на 14-40%, что расширяет возможность его применения в системах очистки воздуха от диоксида углерода, при этом способ изготовления адсорбента технологически прост. Листы адсорбента, полученные по этому способу, не выделяют пыли при любых технологических операциях и механических нагрузках.As can be seen from the data presented, the claimed invention allows to increase the reactivity of the adsorbent by 14-40%, which expands the possibility of its use in air purification systems from carbon dioxide, while the method of manufacturing the adsorbent is technologically simple. The adsorbent sheets obtained by this method do not emit dust during any technological operations and mechanical loads.
Методом сканирующей электронной микроскопии исследовано строение химического адсорбента диоксида углерода, полученного методом электроформования по данному изобретению. Электронно-микроскопические изображения поверхности образцов химического адсорбента диоксида углерода получены на сканирующем электронном микроскопе Neon фирмы Carl Zeiss Group и представлены на фиг.1 и фиг.2.Using scanning electron microscopy, the structure of the chemical adsorbent of carbon dioxide obtained by the method of electroforming according to this invention was studied. Electron microscopic images of the surface of the samples of the chemical adsorbent of carbon dioxide were obtained on a Neon scanning electron microscope from the Carl Zeiss Group and are presented in FIG. 1 and FIG. 2.
На фиг.1 - СЭМ-изображение (10 µm) волокон химического адсорбента диоксида углерода, полученных методом электроформования.Figure 1 - SEM image (10 μm) of fibers of a chemical adsorbent of carbon dioxide obtained by electrospinning.
На фиг.2 - СЭМ-изображение (1 µm) волокон химического адсорбента диоксида углерода, полученных методом электроформования.Figure 2 - SEM image (1 μm) of fibers of a chemical adsorbent of carbon dioxide obtained by electrospinning.
Проведенные исследования доказывают, что химический адсорбент диоксида углерода, полученный методом электроформования по данному изобретению, состоит из хаотически переплетенных полимерных микроволокон толщиной менее 1 мкм, внутри которых размещены активные к диоксиду углерода частицы гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов. При испарении легколетучего растворителя в процессе электроформования образованные микроволокна (или нити) имеют пористую структуру и частицы активного компонента, «размещенные» внутри волокна, прочно удерживаются «в газопроницаемой сетке», благодаря чему молекулы газообразного СО2 легко проникают и вступают в реакцию с частицами активного компонента, в результате сорбционная активность адсорбента к диоксиду углерода увеличивается на 14-40%.Studies have shown that the chemical adsorbent of carbon dioxide obtained by the method of electroforming according to this invention consists of randomly interwoven polymer microfibers with a thickness of less than 1 μm, inside which particles of alkali and / or alkaline earth metal hydroxides are placed. During the evaporation of a volatile solvent during electroforming, the formed microfibers (or filaments) have a porous structure and the particles of the active component “placed” inside the fiber are firmly held “in a gas permeable network”, due to which molecules of gaseous CO 2 easily penetrate and react with active particles component, as a result of the sorption activity of the adsorbent to carbon dioxide increases by 14-40%.
Способ согласно изобретению позволяет получать адсорбент различной толщины. Хаотичное переплетение волокон, наполненных частицами химического адсорбента, позволяет увеличивать прочность и получать эластичный листовой адсорбент.The method according to the invention allows to obtain an adsorbent of various thicknesses. The chaotic interweaving of fibers filled with particles of a chemical adsorbent makes it possible to increase strength and obtain elastic sheet adsorbent.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011140110/05A RU2484891C1 (en) | 2011-10-03 | 2011-10-03 | Method of making chemical adsorbent of carbon dioxide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011140110/05A RU2484891C1 (en) | 2011-10-03 | 2011-10-03 | Method of making chemical adsorbent of carbon dioxide |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011140110A RU2011140110A (en) | 2013-05-20 |
| RU2484891C1 true RU2484891C1 (en) | 2013-06-20 |
Family
ID=48786179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011140110/05A RU2484891C1 (en) | 2011-10-03 | 2011-10-03 | Method of making chemical adsorbent of carbon dioxide |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2484891C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2565172C2 (en) * | 2013-07-09 | 2015-10-20 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") | Method of producing carbon dioxide adsorbent |
| RU2569358C1 (en) * | 2014-05-30 | 2015-11-20 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") | Method for obtaining chemosorbing element |
| RU2598481C1 (en) * | 2015-05-28 | 2016-09-27 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") | Method of producing chemical carbon dioxide absorber |
| RU2610611C2 (en) * | 2015-06-10 | 2017-02-14 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") | Method of producing chemical carbon dioxide absorber |
| RU2618074C1 (en) * | 2016-03-28 | 2017-05-02 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") | Chemical absorber of carbon dioxide |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2114681C1 (en) * | 1996-07-17 | 1998-07-10 | Научно-исследовательский физико-химический институт им.Л.Я.Карпова | Method and apparatus for manufacturing sorption-filtration material |
| RU2192914C2 (en) * | 2000-12-27 | 2002-11-20 | Закрытое акционерное общество "Прогресс-Экология" | Aerosol sorbing filter and method of its manufacture |
| US6790528B2 (en) * | 2000-08-18 | 2004-09-14 | Transmit Gesellschaft Fuer Technologietransfer Mbh | Production of polymer fibres having nanoscale morphologies |
| US7300500B2 (en) * | 2002-04-26 | 2007-11-27 | Japan Gore-Tex, Inc. | Adsorbent-formed object and an adsorbent unit |
| RU2366487C1 (en) * | 2008-06-04 | 2009-09-10 | Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) | Method for making composite sheet sorbent |
| RU2381831C2 (en) * | 2008-05-12 | 2010-02-20 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") | Method of making carbon dioxide chemical adsorbent |
| US20100080993A1 (en) * | 2008-09-29 | 2010-04-01 | Marc Privitera | Electrospun Functional Fibers |
| US20100113857A1 (en) * | 2007-04-11 | 2010-05-06 | National University Of Singapore | Fibers for decontamination of chemical and biological agents |
-
2011
- 2011-10-03 RU RU2011140110/05A patent/RU2484891C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2114681C1 (en) * | 1996-07-17 | 1998-07-10 | Научно-исследовательский физико-химический институт им.Л.Я.Карпова | Method and apparatus for manufacturing sorption-filtration material |
| US6790528B2 (en) * | 2000-08-18 | 2004-09-14 | Transmit Gesellschaft Fuer Technologietransfer Mbh | Production of polymer fibres having nanoscale morphologies |
| RU2192914C2 (en) * | 2000-12-27 | 2002-11-20 | Закрытое акционерное общество "Прогресс-Экология" | Aerosol sorbing filter and method of its manufacture |
| US7300500B2 (en) * | 2002-04-26 | 2007-11-27 | Japan Gore-Tex, Inc. | Adsorbent-formed object and an adsorbent unit |
| US20100113857A1 (en) * | 2007-04-11 | 2010-05-06 | National University Of Singapore | Fibers for decontamination of chemical and biological agents |
| RU2381831C2 (en) * | 2008-05-12 | 2010-02-20 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") | Method of making carbon dioxide chemical adsorbent |
| RU2366487C1 (en) * | 2008-06-04 | 2009-09-10 | Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) | Method for making composite sheet sorbent |
| US20100080993A1 (en) * | 2008-09-29 | 2010-04-01 | Marc Privitera | Electrospun Functional Fibers |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ФИЛАТОВ Ю.Н. Электроформование волокнистых материалов. - М.: Нефть и газ, 1997, 297 с. * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2565172C2 (en) * | 2013-07-09 | 2015-10-20 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") | Method of producing carbon dioxide adsorbent |
| RU2569358C1 (en) * | 2014-05-30 | 2015-11-20 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") | Method for obtaining chemosorbing element |
| RU2598481C1 (en) * | 2015-05-28 | 2016-09-27 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") | Method of producing chemical carbon dioxide absorber |
| RU2610611C2 (en) * | 2015-06-10 | 2017-02-14 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") | Method of producing chemical carbon dioxide absorber |
| RU2618074C1 (en) * | 2016-03-28 | 2017-05-02 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") | Chemical absorber of carbon dioxide |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011140110A (en) | 2013-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2484891C1 (en) | Method of making chemical adsorbent of carbon dioxide | |
| Mailley et al. | A review on the impact of humidity during electrospinning: From the nanofiber structure engineering to the applications | |
| Chen et al. | One-step electrospinning to produce nonsolvent-induced macroporous fibers with ultrahigh oil adsorption capability | |
| Wang et al. | Tunable fabrication of three-dimensional polyamide-66 nano-fiber/nets for high efficiency fine particulate filtration | |
| Dai et al. | Electrospinning polyacrylonitrile/graphene oxide/polyimide nanofibrous membranes for high-efficiency PM2. 5 filtration | |
| Wang et al. | Ultra-light 3D nanofibre-nets binary structured nylon 6–polyacrylonitrile membranes for efficient filtration of fine particulate matter | |
| Gu et al. | Sandwich-structured composite fibrous membranes with tunable porous structure for waterproof, breathable, and oil-water separation applications | |
| Li et al. | An electrospun polycarbonate nanofibrous membrane for high efficiency particulate matter filtration | |
| RU2381831C2 (en) | Method of making carbon dioxide chemical adsorbent | |
| Wang et al. | Multilevel‐layer‐structured polyamide 6/poly (trimethylene terephthalate) nanofibrous membranes for low‐pressure air filtration | |
| CN105396563B (en) | The preparation method of high adsorption cellulose diacetate Combined Electrostatic spinning nano fibre ordered porous thin-film | |
| DK157286B (en) | FACIAL MASK AND PROCEDURE FOR PREPARING A FIBER COVER ELECTRIC FOR USE AS FILTER LAYER IN THE FACE MASK | |
| CN102071485A (en) | Method for preparing nanofiber containing pore structure | |
| Guo et al. | PET/TPU nanofiber composite filters with high interfacial adhesion strength based on one-step co-electrospinning | |
| Gao et al. | Enhanced air filtration performance under high-humidity condition through electrospun membranes with optimized structure | |
| US20180030623A1 (en) | Powder of fragments of at least one polymeric nanofiber | |
| Wang et al. | Effects of relative humidity, particle hygroscopicity, and filter hydrophilicity on filtration performance of hollow fiber air filters | |
| Song et al. | Continuous production and properties of mutil-level nanofiber air filters by blow spinning | |
| KR20110050557A (en) | High throughput electroblowing process | |
| Makanjuola et al. | Novel technique for fabrication of electrospun membranes with high hydrophobicity retention | |
| Liu et al. | Fabrication of highly oriented nanoporous fibers via airflow bubble-spinning | |
| JP6481330B2 (en) | Base material for alkaline water electrolysis diaphragm | |
| Xu et al. | Tailoring double‐layered fibrous mat of modified polypropylene/cotton fabric for the function of directional moisture transport | |
| Li et al. | Dual-bionic nano-groove structured nanofibers for breathable and moisture-wicking protective respirators | |
| Zhou et al. | Hydrophobic/oleophobic nanofibrous filter media with bead-on-string structure for efficient personal protection of dust in mines |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161004 |