RU2687947C1 - Фильтрующая среда для защиты органов дыхания, содержащая допированный железом оксид марганца - Google Patents
Фильтрующая среда для защиты органов дыхания, содержащая допированный железом оксид марганца Download PDFInfo
- Publication number
- RU2687947C1 RU2687947C1 RU2018105344A RU2018105344A RU2687947C1 RU 2687947 C1 RU2687947 C1 RU 2687947C1 RU 2018105344 A RU2018105344 A RU 2018105344A RU 2018105344 A RU2018105344 A RU 2018105344A RU 2687947 C1 RU2687947 C1 RU 2687947C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- iron
- manganese
- manganese oxide
- material based
- range
- Prior art date
Links
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims abstract description 114
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 title claims abstract description 23
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 111
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 63
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 53
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 50
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 15
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 claims abstract description 11
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000004438 BET method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 37
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 36
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 34
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 30
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 26
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- WAEMQWOKJMHJLA-UHFFFAOYSA-N Manganese(2+) Chemical compound [Mn+2] WAEMQWOKJMHJLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 18
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 16
- FFSSRHVDYWHLLV-UHFFFAOYSA-J iron(2+) manganese(2+) oxalate Chemical compound C(C(=O)[O-])(=O)[O-].[Fe+2].[Mn+2].C(C(=O)[O-])(=O)[O-] FFSSRHVDYWHLLV-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 12
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 11
- VBIXEXWLHSRNKB-UHFFFAOYSA-N ammonium oxalate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]C(=O)C([O-])=O VBIXEXWLHSRNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 28
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 abstract description 4
- 150000003891 oxalate salts Chemical group 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 9
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 7
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 6
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 3
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 3
- 239000011833 salt mixture Substances 0.000 description 3
- GCLGEJMYGQKIIW-UHFFFAOYSA-H sodium hexametaphosphate Chemical compound [Na]OP1(=O)OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])OP(=O)(O[Na])O1 GCLGEJMYGQKIIW-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 3
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 2
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- -1 for example Substances 0.000 description 2
- UXKUODQYLDZXDL-UHFFFAOYSA-N fulminic acid Chemical compound [O-][N+]#C UXKUODQYLDZXDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 2
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- CESXSDZNZGSWSP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);diacetate;tetrahydrate Chemical compound O.O.O.O.[Mn+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O CESXSDZNZGSWSP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- ISPYRSDWRDQNSW-UHFFFAOYSA-L manganese(II) sulfate monohydrate Chemical compound O.[Mn+2].[O-]S([O-])(=O)=O ISPYRSDWRDQNSW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 2
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000005749 Copper compound Substances 0.000 description 1
- 239000002841 Lewis acid Substances 0.000 description 1
- 229930040373 Paraformaldehyde Natural products 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical class OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VDNXILQBKLFION-UHFFFAOYSA-N [K].[Cu] Chemical compound [K].[Cu] VDNXILQBKLFION-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000001880 copper compounds Chemical class 0.000 description 1
- PUFKGWVZPFANLN-UHFFFAOYSA-N dioxomanganese oxocopper Chemical compound O=[Cu].O=[Mn]=O PUFKGWVZPFANLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- SURQXAFEQWPFPV-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate heptahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.[Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O SURQXAFEQWPFPV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- SZQUEWJRBJDHSM-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate;nonahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.O.O.[Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O SZQUEWJRBJDHSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YHGPYBQVSJBGHH-UHFFFAOYSA-H iron(3+);trisulfate;pentahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.[Fe+3].[Fe+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O YHGPYBQVSJBGHH-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 239000005078 molybdenum compound Substances 0.000 description 1
- 150000002752 molybdenum compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 1
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920002866 paraformaldehyde Polymers 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 150000003751 zinc Chemical class 0.000 description 1
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
- A62B19/00—Cartridges with absorbing substances for respiratory apparatus
- A62B19/02—Cartridges with absorbing substances for respiratory apparatus with oxidising agents
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
- A62B19/00—Cartridges with absorbing substances for respiratory apparatus
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
- A62B23/00—Filters for breathing-protection purposes
- A62B23/02—Filters for breathing-protection purposes for respirators
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
- A62D9/00—Composition of chemical substances for use in breathing apparatus
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/0203—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
- B01J20/0225—Compounds of Fe, Ru, Os, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt
- B01J20/0229—Compounds of Fe
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/06—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J20/28057—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J20/28057—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area
- B01J20/28061—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area being in the range 100-500 m2/g
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J20/28078—Pore diameter
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J20/28078—Pore diameter
- B01J20/2808—Pore diameter being less than 2 nm, i.e. micropores or nanopores
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J20/28078—Pore diameter
- B01J20/28083—Pore diameter being in the range 2-50 nm, i.e. mesopores
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/3007—Moulding, shaping or extruding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/3021—Milling, crushing or grinding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/3028—Granulating, agglomerating or aggregating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/3035—Compressing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/3085—Chemical treatments not covered by groups B01J20/3007 - B01J20/3078
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G45/00—Compounds of manganese
- C01G45/02—Oxides; Hydroxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
- B01D2253/10—Inorganic adsorbents
- B01D2253/112—Metals or metal compounds not provided for in B01D2253/104 or B01D2253/106
- B01D2253/1124—Metal oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
- B01D2253/25—Coated, impregnated or composite adsorbents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
- B01D2253/30—Physical properties of adsorbents
- B01D2253/302—Dimensions
- B01D2253/306—Surface area, e.g. BET-specific surface
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
- B01D2253/30—Physical properties of adsorbents
- B01D2253/302—Dimensions
- B01D2253/308—Pore size
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/30—Sulfur compounds
- B01D2257/302—Sulfur oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/40—Nitrogen compounds
- B01D2257/406—Ammonia
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
- B01D2257/704—Solvents not covered by groups B01D2257/702 - B01D2257/7027
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
- B01D2257/708—Volatile organic compounds V.O.C.'s
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2258/00—Sources of waste gases
- B01D2258/06—Polluted air
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2259/00—Type of treatment
- B01D2259/45—Gas separation or purification devices adapted for specific applications
- B01D2259/4541—Gas separation or purification devices adapted for specific applications for portable use, e.g. gas masks
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
- B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
- B01D53/0407—Constructional details of adsorbing systems
- B01D53/0415—Beds in cartridges
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
- B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
- B01J2220/42—Materials comprising a mixture of inorganic materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
- C01P2002/50—Solid solutions
- C01P2002/52—Solid solutions containing elements as dopants
- C01P2002/54—Solid solutions containing elements as dopants one element only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/10—Solid density
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/12—Surface area
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/14—Pore volume
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/16—Pore diameter
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Respiratory Apparatuses And Protective Means (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Compounds Of Iron (AREA)
- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
Abstract
Изобретение относится к фильтрующей среде для защиты органов дыхания. Фильтрующая среда включает материал на основе оксида марганца, допированного железом, имеющий средний размер пор (определенный по методу BJH) в диапазоне от 1 до 4 нм и площадь поверхности (определенную по методу BET), составляющую по меньшей мере 300 м2/г, или по меньшей мере 350 м2/г, или по меньшей мере 400 м2/г. Материал может быть изготовлен способом окислительно-восстановительного совместного осаждения в водном растворе при низкой температуре или способом термического разложения оксалатов. Фильтр, содержащий данный материал, включает корпус, имеющий отверстие для входа воздушного потока и отверстие для выхода воздушного потока, при этом фильтрующая среда расположена между отверстием для входа воздушного потока и отверстием для выхода воздушного потока. Материал имеет большую пористость и площадь поверхности для более эффективного поглощения опасных газов. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил., 5 табл., 10 пр.
Description
Уровень техники
Абсорбенты, используемые в фильтрующих картриджах устройств защиты органов дыхания, как правило, имеют в основе активированный уголь. Характерными свойствами активированного угля являются большая площадь поверхности и способность поглощать пары органических веществ. Активированные угли, как правило, плохо поглощают полярные соединения, имеющие низкую температуру кипения, такие, как аммиак, и поэтому для удаления из воздуха таких загрязнителей на поверхность активированного угля наносят дополнительные материалы.
Для фильтрации опасных газов, таких, как, например, кислотные газы, аммиак, цианиды или альдегиды, в активированный уголь добавляют определенные химические вещества, используя процесс, известный, как «пропитка». Так, например, для получения абсорбента, удаляющего из воздуха аммиак, в уголь добавляют хлорид цинка, представляющий собой соль кислоты по Льюису и переходного металла. В процессе пропитки любого носителя (например, активированного угля) необходимо соблюсти оптимальное соотношение количеств носителя и добавки, так, чтобы ввести в носитель достаточное количество химически активной добавки, сохранив при этом большую площадь поверхности носителя.
Основными свойствами, которые должны учитываться при выборе пропитывающих материалов для абсорбентов, являются отсутствие токсичности, стабильность при ожидаемых условиях эксплуатации и химическая активность. Традиционно используемые пропитывающие добавки для угля, основанные на меди и цинке, часто представляют собой оксиды со степенью окисления 2+, полученные путем термического разложения (при температуре около 180-200°C) активированных углей, обработанных солями меди и/или цинка, которые являются растворимыми в воде или растворах аммиака. При этом неорганические оксиды такого типа, если они не имеют носителя типа активированного угля, как правило, сами по себе имеют недостаточные пористость и площадь поверхности.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение относится к фильтрующим средам для защиты органов дыхания. В частности, оно относится к фильтрующей среде, которая является материалом на основе оксида марганца, например, материалом на основе оксида марганца, допированного железом, который может удалять опасные газы из потока вдыхаемого воздуха. Материал на основе оксида марганца, допированного железом, может быть изготовлен способом окислительно-восстановительного совместного осаждения в водном растворе при низкой температуре или способом термического разложения оксалатов.
В одном из воплощений фильтр для защиты органов дыхания включает корпус, имеющий отверстие для входа воздушного потока и отверстие для выхода воздушного потока, и содержащий некоторое количество фильтрующей среды, расположенной между отверстием для входа воздушного потока и отверстием для выхода воздушного потока, и сообщающейся с упомянутыми отверстиями по текучей среде. Фильтрующая среда включает материал на основе оксида марганца, допированного железом, имеющий средний размер пор (определенный по методу BJH) в диапазоне от 1 до 4 нм и площадь поверхности (определенную по методу BET), составляющую по меньшей мере 300 м2/г, или по меньшей мере 350 м2/г, или по меньшей мере 400 м2/г.
Еще в одном воплощении настоящего изобретения способ получения материала на основе оксида марганца, допированного железом, включает этапы объединения соли железа (III) с солью марганца (II) в воде, в результате чего образуется водный раствор смеси солей, и смешивания раствора перманганата с полученным водным раствором смеси солей, в результате чего образуется влажный осадок. Способ включает также последующие этапы отделения и сушки осадка, в результате чего образуется материал на основе оксида марганца, допированного железом.
Еще в одном воплощении настоящего изобретения способ получения материала на основе оксида марганца, допированного железом, включает этап объединения соли железа (II) с солью марганца (II) в воде, в результате чего образуется водный раствор смеси солей. После этого готовят раствор оксалата аммония, имеющий рН в диапазоне от 7 до 8, и смешивают полученный раствор оксалата аммония с водным раствором смеси солей, в результате чего образуется влажный осадок оксалата железа-марганца. После этого способ включает этап сушки влажного осадка оксалата железа-марганца для удаления из него воды и получения сухого осадка оксалата железа-марганца, с последующим нагреванием сухого осадка оксалата железа-марганца при температуре в диапазоне от 200 до 250°C, в результате чего образуется материал на основе оксида марганца, допированного железом.
Данные, а также прочие отличительные особенности и преимущества настоящего изобретения будут очевидны из приведенного ниже подробного описания.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение будет более понятным из нижеследующего подробного описания различных его воплощений, сопровождаемого прилагаемыми чертежами:
Фиг. 1 - схематическое изображение фильтра для защиты органов дыхания.
Фиг. 2 - блок-схема одного из воплощений способа в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 3 - блок-схема еще одного воплощения способа в соответствии с настоящим изобретением.
Подробное описание изобретения
В нижеследующем подробном описании приводятся ссылки на прилагаемые чертежи, которые составляют неотъемлемую часть подробного описания, и на которых показаны, в качестве примеров, некоторые воплощения изобретения. При этом подразумевается, что возможны и другие воплощения, которые могут быть реализованы без выхода за пределы объема настоящего изобретения и без отхода от его принципов. Поэтому нижеследующее подробное описание не следует рассматривать в ограничивающем смысле.
Все научно-технические термины, используемые в настоящем описании, имеют значения, традиционно используемые в данной области техники, если явно не указано иное. Определения, приводимые в настоящем описании, даны для облегчения понимания терминов, часто используемых в настоящем описании, и не подразумевается, что они ограничивают объем настоящего изобретения.
Если не указано иное, все численные значения, выражающие размеры, количества и физические свойства тех или иных элементов, используемые в настоящем описании и в формуле изобретения, во всех случаях следует понимать, как подразумевающие перед собой термин «примерно». Соответственно, если не указано обратное, численные значения, представленные в нижеследующем подробном описании и в прилагаемой формуле изобретения, являются приблизительными и могут меняться в зависимости от желаемых свойств того или иного воплощения, которое может быть реализовано сведущими в данной области техники с использованием принципов, описанных в настоящем документе.
Упоминание диапазона числовых значений посредством его конечных значений подразумевает, что данный диапазон включает все числовые значения внутри данного диапазона (например, диапазон от 1 до 5 включает значения 1, 1,5, 2, 2,75, 3, 3,80, 4 и 5), а также все поддиапазоны внутри данного диапазона.
В контексте настоящего описания и прилагаемой формулы изобретения упоминание тех или иных элементов в единственном числе охватывает воплощения, в которых данные элементы могут присутствовать во множественном числе, если из контекста явно не следует обратное.
В контексте настоящего описания и прилагаемой формулы изобретения термин «или», как правило, используется в смысле, включающем значение «и/или», если из контекста явно не следует обратное.
В контексте настоящего описания термины «имеет», «имеющий», «включать», «включающий», «содержать», «содержащий» и им подобные используются, как обозначающие открытое множество и в целом означают «включая, но не ограничиваясь …». При этом подразумевается, что термины «состоящий в сущности из», «состоящий из» и им подобные являются частными случаями термина «содержащий» и ему подобных.
Настоящее изобретение относится к фильтрующей среде для защиты органов дыхания. Подобно активированным углям, оксиды переходных металлов могут иметь большую площадь поверхности и пористость, и могут быть допированы другими переходными металлами для более эффективного поглощения опасных газов. В частности, фильтрующей средой в воплощениях настоящего изобретения является материал на основе оксида марганца, например, материал на основе оксида марганца, допированного железом, который может удалять опасные газы из потока вдыхаемого воздуха. Материал на основе оксида марганца, например, материал на основе оксида марганца, допированного железом, имеет средний размер пор (определенный по методу BJH) в диапазоне от 1 до 4 нм, и площадь поверхности (определенную по методу BET), составляющую по меньшей мере 300 м2/г, или по меньшей мере 350 м2/г, или по меньшей мере 400 м2/г. Материал на основе оксида марганца, допированного железом, может быть изготовлен способом низкотемпературного окислительно-восстановительного совместного осаждения или способом термического разложения оксалата. Материал на основе оксида марганца, допированного железом, подвергают грануляции до размера в диапазоне от 12 до 50 mesh в соответствии с набором стандартных сит США. В таком виде материал на основе оксида марганца, допированного железом, может быть затем помещен в фильтрующий элемент устройства для защиты органов дыхания. Различные аспекты настоящего изобретения будут более понятны из приведенного ниже описания его примеров, хотя в целом настоящее изобретение данными примерами не ограничено.
На фиг. 1 схематически показан фильтр 10 для защиты органов дыхания. Фильтр 10 для защиты органов дыхания включает корпус 20, имеющий отверстие 22 для входа воздушного потока и отверстие 24 для выхода воздушного потока, и содержащий некоторое количество фильтрующей среды 30, расположенной между отверстием 22 для входа воздушного потока и отверстием 24 для выхода воздушного потока, и сообщающейся с данными отверстиями по текучей среде. Фильтрующая среда 30 включает материал на основе оксида марганца, допированного железом.
Фильтрующая среда 30 может также включать один или более дополнительных фильтрующих материалов другого типа, таких, как, например, активированный уголь. Во многих воплощениях фильтрующая среда 30 включает несвязанный гранулированный материал на основе оксида марганца, допированного железом. Фильтрующая среда 30 может включать несвязанный гранулированный материал на основе оксида марганца, допированного железом, в количестве, составляющем по меньшей мере 20 весовых %, или по меньшей мере 30 весовых %, или по меньшей мере 50 весовых %.
Фильтрующая среда 30 может включать материал на основе оксида марганца, допированного железом, в соответствии с настоящим изобретением, или материал на основе оксида марганца, или комбинацию из материала на основе оксида марганца, допированного железом, и материала на основе оксида марганца.
Материал на основе оксида марганца, допированного железом, или материал на основе оксида марганца способны удалять один или более опасных газов из потока вдыхаемого воздуха, проходящего через фильтрующую среду 30 при условиях окружающей среды или при атмосферном давлении, температуре от -20 до 40°C и относительной влажности от 5% до 95%. Примеры таких опасных газов включают газы кислотной или основной групп, в частности, диоксид серы, аммиак и пары формальдегида.
Материал на основе оксида марганца, допированного железом, или материал на основе оксида марганца в соответствии с настоящим изобретением имеют средний размер пор (определенный по методу BJH) в диапазоне от 1 до 4 нм, или от 1 до 3,5 нм, или от 1 до 3,0 нм, и площадь поверхности (определенную по методу BET), составляющую по меньшей мере 300 м2/г, или по меньшей мере 350 м2/г, или по меньшей мере 400 м2/г. Материал на основе оксида марганца, допированного железом, изготавливают посредством химических реакций с участием марганца и железа в молярном соотношении, которое находится в диапазоне от 95:5 до 70:30, или, предпочтительно, в диапазоне от 85:15 до 80:20.
Во многих воплощениях материал на основе оксида марганца, допированного железом, или материал на основе оксида марганца гранулируют до получения гранул с размером в диапазоне от 12 до 50, или от 20 до 40 mesh в соответствии с набором стандартных сит США. При этом может использоваться любой подходящий процесс гранулирования. Во многих воплощениях гранулы формируют путем прессования материала и без использования связующего. Во многих воплощениях гранулы оксида марганца, допированного железом, или гранулы оксида марганца имеют содержание влаги, составляющее менее, чем 10 весовых %, или менее, чем 5 весовых %.
Во многих воплощениях частицы или гранулы материала на основе оксида марганца, допированного железом, или частицы или гранулы материала на основе оксида марганца могут иметь насыпную (объемную) плотность, составляющую менее, чем 1,3 г/мл, или менее, чем 1 г/мл, или менее, чем 0,8 г/мл, или менее, чем 0,7 г/мл.
На фиг. 2 показана блок-схема способа 100 в соответствии с одним из воплощений настоящего изобретения. Данный способ основан на низкотемпературном окислительно-восстановительном совместном осаждении. Способ 100 позволяет получить материал на основе оксида марганца, допированного железом. Способ включает объединение соли железа (III) с солью марганца (II) в воде для получения раствора смеси солей (этап 110) и смешивание раствора перманганата с раствором смеси солей (этап 120), в результате чего образуется влажный осадок. После этого способ включает отделение и сушку осадка (этапы 140 и 150 соответственно), в результате чего получают материал на основе оксида марганца, допированного железом (этап 160).
Соединенные друг с другом раствор перманганата и водный раствор смеси солей могут подвергаться перемешиванию или встряхиванию в течение заданного периода времени (этап 130). Заданный период времени может иметь любую подходящую длительность. Во многих воплощениях заданный период времени составляет от по меньшей мере нескольких часов до 48 часов, или от 10 часов до 30 часов, или от 20 часов до 24 часов. Отделение осадка (этап 140) может производиться с использованием любой подходящей технологии, которая позволяет отделить твердую фазу от жидкой, например, способом фильтрации, центрифугирования и промывки.
Сушку осадка (этап 150) для удаления из него воды проводят при относительно низкой температуре. На этапе 150 сушки температура осадка или воздуха, окружающего осадок, может составлять примерно 100°C или свыше 100°C, но меньше 150°C, или меньше 125°C, или не больше 120°C, или не больше 115°C, или находиться в диапазоне от 100°C до 110°C. Во многих воплощениях способа 100 все его этапы проводятся при температуре, не превышающей 115°C, или не превышающей 110°C. Во многих воплощениях на этапах 130, 150 сушки из влажного материала на основе оксида марганца, допированного железом, удаляется только вода или влага.
Во многих воплощениях способ 100 проводится при температуре, составляющей менее, чем 125°C, или менее, чем 120°C, или менее, чем 115°C. В частности, объединение раствора перманганата с раствором смеси солей (этап 120) и их перемешивание (этап 130) проводятся при комнатной температуре, например, при температуре от 20 до 30°C.
Способ может включать объединение гидратированной соли железа (III) с солью марганца (II) в воде для получения водного раствора смеси солей (этап 110). Во многих воплощениях соль марганца (II) является гидратированной солью марганца (II). Примеры таких солей включают нитрат, ацетат, сульфат и им подобные соли. Примеры гидратированных солей марганца (II) включают тетрагидрат ацетата марганца (II) и моногидрат сульфата марганца (II). Примеры гидратированных солей железа (III) включают нонагидрат нитрата железа (III) и пентагидрат сульфата железа (III).
Этап объединения может включать объединение соли марганца (II) с солью железа (III) в молярном соотношении, которое находится в диапазоне от 95:5 до 70:30, или предпочтительно в диапазоне от 80:20 до 85:15. Во многих воплощениях способ 100 может дополнительно включать гранулирование или прессование материала на основе оксида марганца, допированного железом, для получения гранул (этап 170) с размером в диапазоне от 12 до 50, или от 20 до 40 mesh в соответствии с набором стандартных сит США. После этого гранулы оксида марганца, допированного железом, могут быть помещены в фильтр устройства для защиты органов дыхания.
На фиг. 3 показана блок-схема способа 200 получения материала на основе оксида марганца, допированного железом, в соответствии с еще одним воплощением настоящего изобретения. Данный способ основан на термическом разложении оксалата. Способ 200 включает объединение соли железа (II) с солью марганца (II) в воде, в результате чего образуется водный раствор смеси солей (этап 210). После этого производится приготовление раствора оксалата аммония с рН в диапазоне от 7 до 8 (этап 220) и объединение полученного раствора оксалата аммония с водным раствором смеси солей (этап 230), в результате чего образуется влажный осадок оксалата железа-марганца. После этого способ включает сушку влажного осадка оксалата железа-марганца (этап 250) для удаления из него воды и получения сухого осадка оксалата железа-марганца (этап 260), и затем прогрев сухого осадка оксалата железа-марганца при температуре в диапазоне от 200 до 250°C (этап 270), в результате чего получают материал на основе оксида марганца, допированного железом (этап 280).
После объединения раствора оксалата аммония с водным раствором смеси солей (этап 230) полученная смесь может быть подвергнута ультразвуковому перемешиванию. Ультразвуковое перемешивание (этап 240) может давать ряд удивительных преимуществ, в числе которых - относительно малый размер частиц и более узкое распределение частиц по размерам. В некоторых воплощениях ультразвуковое перемешивание может не проводиться.
Объединенные друг с другом на этапе 230 раствор оксалата аммония и водный раствор смеси солей могут подвергаться интенсивному перемешиванию, например, перемешиванию с помощью магнитной мешалки, при комнатной температуре в течение заданного периода времени (этап 240). Заданный период времени может иметь любую подходящую длительность. Во многих воплощениях заданный период времени составляет от по меньшей мере 30 минут до 4 часов, или от 1 часа до 3 часов, или примерно 2 часа. Отделение осадка (этап 250) может производиться с использованием любой подходящей технологии, которая позволяет отделить твердую фазу от жидкой, например, путем фильтрации, центрифугирования и промывки.
Сушку осадка (этап 260) для удаления из него воды проводят при относительно низкой температуре. На этапе 260 сушки температура осадка или воздуха, окружающего осадок, может быть повышена, и может составлять примерно 40°C или свыше 40°C, но меньше 100°C, или может находиться в диапазоне от 40°C до 80°C, или может составлять примерно 60°C. Содержание влаги в сухом осадке может составлять менее, чем 30%, или менее, чем 25%, или менее, чем 20% по весу.
После этого полученный на этапе 260 сухой осадок прокаливают при относительно низкой температуре, но достаточной для удаления из него диоксида углерода и воды. Прокаливание может проводиться при температуре от 200 до 250°C, или от 220 до 240°C, или примерно 225°C в течение заданного периода времени, составляющего от по меньшей мере 1 часа до 12 часов, или от 3 часов до 8 часов, или примерно 6 часов. В некоторых воплощениях этап 260 сушки и этап 270 прокаливания могут быть объединены в один этап 270 прокаливания, описанный выше.
Материал на основе оксида марганца, допированного железом (этап 280) может иметь равномерное распределение частиц по размеру, который может находиться в диапазоне от 100 до 500 нм, или от 200 до 300 нм.
Способ 200 может включать объединение гидратированной соли железа (II) с солью марганца (II) в воде для получения водного раствора смеси солей (этап 210). Во многих воплощениях соль марганца (II) является гидратированной солью марганца (II). Примеры таких солей включают нитрат, ацетат, сульфат и им подобные соли. Примеры гидратированных солей железа (II) включают гептагидрат сульфата железа (II). Примеры гидратированных солей марганца (II) включают тетрагидрат ацетата марганца (II) и моногидрат сульфата марганца (II).
Этап объединения может включать объединение соли марганца (II) с солью железа (II) в молярном соотношении, которое находится в диапазоне от 95:5 до 70:30, или предпочтительно в диапазоне от 80:20 до 85:15. Во многих воплощениях способ 200 может дополнительно включать гранулирование или прессование материала на основе оксида марганца, допированного железом, для получения гранул (этап 290) с размером в диапазоне от 12 до 50, или от 20 до 40 mesh в соответствии с набором стандартных сит США. После этого гранулы оксида марганца, допированного железом, могут быть помещены в фильтр устройства для защиты органов дыхания.
Ниже приводится дополнительное описание целей и преимуществ настоящего изобретения на примере некоторых его воплощений, при этом точные материалы и их количества, приводимые в данных примерах, так же, как и прочие условия и подробности, не следует необоснованно рассматривать, как ограничивающие настоящее изобретение.
Примеры
Все части, проценты, пропорции и другие соотношения в описанных ниже примерах приведены по весу, если не указано иное. Растворители и прочие химические реактивы приобретали у Sigma-Aldrich Corp. (Сент-Льюис, штат Миссури), если не указано иное.
Список использованных материалов
Процедура изготовления материалов способом 1: Примеры 1-5.
Образцы оксидов допированного марганца именовали в соответствии с молярным соотношением металлов в готовой реакционной смеси. Так, например, «80Mn20FeOx» означает материал, полученный из реакционной смеси, которая содержала марганецсодержащие реактивы и железосодержащие реактивы в молярном соотношении 4:1.
Во всех образцах соотношение KMnO4 и Mn(O2CCH3)2⋅4H2O оставалось одинаковым, но менялось количество молей железа, добавляемого в реакционную смесь.
- Пример 1 - 100:0 Mn:Fe
- Пример 2 - 90:10 Mn:Fe
- Пример 3 - 85:15 Mn:Fe
- Пример 4 - 80:20 Mn:Fe
- Пример 5 - 75:25 Mn:Fe
Ниже описана процедура изготовления образца в примере 3 (в остальных примерах использовалась та же процедура). В 2-литровую колбу Эрленмайера помещали 19,0 г (0,12 моль) KMnO4, заливали их 200 мл деионизованной воды и перемешивали смесь магнитной мешалкой. В отдельном стакане с носиком растворяли 44,1 г (0,18 моль) Mn(О2ССН3)2⋅4H2O в 100 мл деионизованной воды. В полученный раствор розового цвета добавляли Fe(NO3)3⋅9H2O в количестве 30,3 г (0,075 моль), в результате чего получался раствор коричневого цвета. После этого данный раствор добавляли в колбу Эрленмайера, содержавшую перманганат, причем первые 50 мл добавляли пастеровской пипеткой, а остальные 50 мл медленно вливали. Следили за постепенным загустеванием смеси, и как только загустевание начинало препятствовать перемешиванию, для в смесь для возобновления эффективности перемешивания добавляли еще 200 мл деионизованной воды. Раствор оставляли на магнитной мешалке для перемешивания в течение 22 часов. Образовавшийся темный осадок отделяли методом фильтрации под вакуумом и промывали четырьмя порциями деионизованной воды по 300 мл каждая. Промытый твердый осадок переносили на чашку из жаростойкого стекла и сушили при 100°C в течение 20 часов. По прошествии данного времени твердый осадок размалывали на более мелкие куски шпателем и снова сушили при температуре 110°C в течение 1,5 часа или до содержания влаги <5% по весу. Высушенный твердый осадок перемалывали в ступке пестиком до размера гранул в диапазоне от 20 до 40 в соответствии с набором стандартных сит США. Более мелкий отсев вторично использовали для формирования гранул с помощью штампа 13 мм на прессе Carver под давлением 70000 фунтов/дюйм2. Полученные гранулы снова перемалывали до размера гранул в диапазоне от 20 до 40 в соответствии с набором стандартных сит США. Гранулы снова промывали деионизованной водой (4 порциями по 150 мл) и сушили при 100°C в течение 3 часов. Образцы в примерах 4-Cu и 4-Zn изготавливали так же, как было описано выше, только вместо Fe(NO3)3⋅9H2O использовали Cu(NO3)2⋅2.5H2O и Zn(NO3)2⋅6H2O соответственно.
Процедура изготовления материалов способом 2: примеры 6-8.
Растворы смеси MnSO4/FeSO4 (0,25М) готовили путем растворения MnSO4⋅H2O и FeSO4⋅7H2O в 400 мл деионизованной воды в следующих молярных соотношениях:
- Пример 6 - 100:0 Mn:Fe
- Пример 7 - 90:10 Mn:Fe
- Пример 8 - 80:20 Mn:Fe
0,25М раствор (NH4)2C2O4 готовили путем растворения 14,2 г (NH4)2C2O4⋅H2O (от Alfa Aesar) в 400 мл деионизованной воды. рН раствора (NH4)2C2O4 доводили до 7-8 с использованием 8 об. % раствора NH3⋅H2O. С помощью перистальтического насоса Masterflex полученный раствор (NH4)2C2O4 медленно добавляли в раствор MnSO4/FeSO4 (в течение 2 часов) при легком ультразвуковом перемешивании (мешалкой Branson Sonifier 450, при мощности 20 Вт). В течение данного 2-часового периода наблюдали на выпадением твердого осадка. По окончании добавления раствора (NH4)2C2O4 осадок отделяли центрифугированием и многократно промывали его деионизованной водой до достижения рН, примерно равного 7. После этого продукт сушили в течение ночи в печи на воздухе при температуре 60°C. Высушенный осадок оксалата перемалывали в ступке пестиком, нагревали до 225°C и выдерживали полученный порошок при данной температуре в течение 6 часов. После этого из порошка формировали гранулы штампом 17 мм на гидравлическом прессе под давлением 8000 фунтов/дюйм2. Полученные гранулы перемалывали до размера гранул в диапазоне от 20 до 40. Образец в примере 8-Cu готовили аналогично, только вместо FeSO4⋅7H2O использовали CuSO4⋅5H2O, и с тем отличием, что вторичное нагревание проводили при температуре 250°C в течение 5 часов.
Способы испытаний
Трубка для проведения испытаний
Для измерения времени прохождения опасных газов через образец фильтрующей среды использовали испытательный прибор, в котором образец помещался в трубку. А именно, использовали трубки из поливинилхлорида (с внутренним диаметром 6,5 мм), нижний конец которых был закрыт мелкоячеистой сеткой из нержавеющей стали. В трубку помещали определенный объем гранул испытуемого образца фильтрующей среды, добиваясь при этом плотной их упаковки, периодически постукивая нижним концом трубки по твердой поверхности. К концам трубки с помещенным в нее образцом подсоединяли гибкие тефлоновые шланги через фитинги типа Ultra-torr (от Swagelok). После этого в верхнюю часть испытательной трубки по гибкому шлангу подавали воздух с опасным газом в требуемой концентрации и с заданным расходом, а воздух, прошедший через абсорбент и выходящий с нижнего конца трубки, подавали на детектор опасного газа для анализа его концентрации.
Тест на прохождение диоксида серы
Гранулы образца фильтрующей среды (купленной или изготовленной в соответствии с описанными выше примерами) в объеме 1,7 см3 помещали в испытательную трубку, как было описано выше, и взвешивали. При этом по мере наполнения трубки нижним ее концом постукивали по столу до тех пор, пока не прекращалось видимое сокращение объема образца в трубке. После этого через образец в трубке продували модельный загрязненный воздух с расходом примерно 200 мл/мин, содержащий диоксид серы (SO2) в концентрации 1000±10% м.д. (использовали сертифицированную газовую смесь от Linde (Уитби, провинция Онтарио, Канада). Концентрацию диоксида серы в газовом потоке, прошедшем через гранулы фильтрующей среды, определяли с помощью портативного инфракрасного газоанализатора MIRAN SapphIRe, или по изменению рН (Fortier et al. Appl. Surf. Sci. 2007, 253, 3201-3207). Временем прохождения считалось время, через которое концентрация диоксида серы в газовом потоке, прошедшем через образец, достигала 20 м.д.
Тест на прохождение аммиака
Гранулы образца фильтрующей среды (купленной или изготовленной в соответствии с описанными выше примерами) в объеме 1,7 см3 помещали в испытательную трубку, как было описано выше, и взвешивали. При этом по мере наполнения трубки нижним ее концом постукивали по столу до тех пор, пока не прекращалось видимое сокращение объема образца в трубке. После этого через образец в трубке продували модельный загрязненный воздух с расходом примерно 200 мл/мин, содержащий аммиак (NH3) в концентрации 1000±10% м.д. (использовали сертифицированную газовую смесь от Linde (Уитби, провинция Онтарио, Канада). Концентрацию аммиака в газовом потоке, прошедшем через гранулы фильтрующей среды, определяли с помощью портативного инфракрасного газоанализатора MIRAN SapphIRe, или по изменению рН (Fortier et al. J. Coll. Interf. Sci. 2008, 320, 423-435). Временем прохождения считалось время, через которое концентрация аммиака в газовом потоке, прошедшем через образец, достигала 20 м.д.
Тест на прохождение формальдегида
Для исследования образцов использовали стеклянные трубки (с внутренним диаметром 9 мм), нижний конец которых был закрыт стеклянной фриттой (145-175 мкм по ASTM А). В трубку помещали гранулы испытуемого образца фильтрующей среды, при этом гранулы образца должны быть плотно упакованы, и насыпной объем образца должен был составлять 0,9 см3. Для этого по мере наполнения трубки нижним ее концом периодически постукивали по твердой поверхности. К концам трубки с помещенным в нее образцом подсоединяли гибкие тефлоновые шланги через фитинги типа Ultra-torr (от Swagelok). После этого в верхнюю часть испытательной трубки по гибкому шлангу подавали воздух с парами формальдегида в требуемой концентрации и с заданным расходом, а газ, прошедший через абсорбент и выходящий с нижнего конца трубки, подавали на детектор. В данном испытании выходящий из трубки газовый поток анализировали на газовом хроматографе от SRI с использованием метанайзера, превращающего диоксид углерода (CO2) и формальдегид (НСНО) в метан (СН4). Для обнаружения в проходящем через образец воздухе метана, образующегося из формальдегида в присутствии СО2, использовали пламенно-ионизационный детектор. Для газового хроматографа использовали колонку RT U-Bond длиной 30 м и внутренним диаметром 0,53 мм (от Restek). Через образец в трубке продували модельный загрязненный воздух с расходом примерно 250 мл/мин, который содержал примерно 250 м.д. формальдегида, получаемого из навески улетучивающегося порошка параформальдегида. Воздух, прошедший через гранулы фильтрующей среды, анализировали газовым хроматографом SRI, чтобы определить время прохождения формальдегида. Временем прохождения считали время, по прошествии которого концентрация формальдегида в воздухе, прошедшем через образец, достигала 1 м.д.
Дифракция рентгеновских лучей на порошке образца
С помощью источника рентгеновских лучей PW 1720 от Phillips, работающего на напряжении 40 кВ и с током 30 мА, получали картину дифракции рентгеновских лучей на порошке образца. Система была оборудована медно-калиевым источником α-излучения (длина волны 1,54178 Å) и монохроматором отраженного пучка. Сканирование производили с шагом 0,05° и с временем экспозиции 40 с/шаг. Образцы перемалывали в мелкий порошок и наносили на алюминиевый держатель.
Измерение площади поверхности и размера пор
С помощью прибора Micromeritics ASAP2010 при температуре 77K определяли изотерму адсорбции N2 и распределение пор в образце по размеру. Образцы выдерживали при температуре 150°C в течение 2-3 дней для удаления из них газов и остатка влаги. Распределение пор по размеру определяли по методу BJH (1-300 нм) с использованием программного обеспечения, прилагавшегося к прибору Micromeritics (ASAP 2010 V5.03 С). Метод BJH является известным методом, описанным в публикации Е.Р. Barrett, L.G. Joyner, Р.Н. Halenda, J. Am. Chem. Soc. 73 (1951) 373.
Через образцы в примерах 1-8 пропускали опасные газы или пары в соответствии со способами испытаний, описанными выше. Результаты испытаний приведены в Таблице 3 ниже, вместе с результатами испытаний фильтрующей среды Calgon URC, имеющейся в продаже и представляющей собой абсорбент типа «ветлерит», применяемый для поглощения множества газов и получаемый путем пропитки активированного угля соединениями меди, соединениями молибдена и солями серной кислоты.
1Все гранулы фильтрующей среды испытывали при размерах 20-40 mesh.
2Объем образцов: 1,7 см3 (SO2, NH3); 0,9 см3 (НСНО).
3Для определения времени прохождения испытание каждого образца проводилось в 2-3 повторениях.
4Calgon URC (в виде, поставляемом потребителю) от Calgon Carbon Company (Питтсбург, штат Пенсильвания, США).
5Carulite (в виде, поставляемом потребителю, размер гранул 20-40 mesh), от Cams Corporation (Перу, штат Иллинойс, США).
6N означает, что испытание не проводилось.
Процедура изготовления материалов способом 2: примеры 9-10.
Растворы смеси MnSO4/FeSO4 (0,25М) готовили путем растворения MnSO4⋅H2O и FeSO4⋅7H2O в следующих молярных соотношениях:
- Пример 9 - 80:20 Mn:Fe
- Пример 10 - 90:10 Mn:Cu
Образец в примере 9 готовили с использованием магнитной мешалки (ультразвуковое перемешивание не применялось). 0,25М раствор смеси MnSO4/FeSO4 и 0,25М раствор (NH4)2C2O4 готовили, как было описано выше. рН раствора (NH4)2C2O4 доводили примерно до 10 с использованием 8 об. % раствора NH3⋅H2O. С помощью перистальтического насоса Masterflex полученный раствор (NH4)2C2O4 медленно добавляли в раствор MnSO4/FeSO4 в течение 15 часов при интенсивном помешивании магнитной мешалкой. По окончании добавления раствора (NH4)2C2O4 осадок отделяли фильтрованием и многократно промывали его деионизованной водой до достижения рН, примерно равного 7. После этого продукт сушили в течение ночи в печи на воздухе при температуре 60°C. Высушенный осадок оксалата перемалывали в ступке пестиком, нагревали полученный порошок до 225°C и выдерживали при данной температуре в течение 6 часов. После этого из порошка формировали гранулы штампом 17 мм на гидравлическом прессе под давлением 8000 фунтов/дюйм2. Полученные гранулы перемалывали до размера 20-40 mesh. Образец в примере 8-Cu готовили аналогично, только вместо FeSO4⋅7H2O использовали CuSO4⋅5H2O, и с тем отличием, что вторичное нагревание проводили при температуре 250°C в течение 5 часов.
1N означает, что анализ не проводился.
1Все гранулы фильтрующей среды испытывали при размерах 20-40 mesh.
2Объем образцов: 1,7 см3 (SO2, NH3); 0,9 см3 (НСНО).
3Для определения времени прохождения испытание каждого образца проводилось в 2-3 повторениях.
4N означает, что испытание не проводилось.
Таким образом, выше были описаны воплощения фильтрующей среды для защиты органов дыхания.
Все публикации и другие документы, цитируемые в настоящем описании, включены в него целиком посредством ссылки, за исключением тех их частей, которые могут прямо противоречить содержанию настоящего описания. Хотя выше были описаны, а на чертежах показаны некоторые конкретные воплощения настоящего изобретения, сведущим в данной области техники будет понятно, что описанные и показанные воплощения допускают множество альтернативных и/или эквивалентных воплощений без выхода за пределы масштабов настоящего изобретения. Подразумевается, что настоящее изобретение охватывает все адаптации и вариации воплощений, описанных в настоящем документе. Соответственно, подразумевается, что настоящее изобретение должно быть ограничено только воплощениями, изложенными в его формуле, и эквивалентами таких воплощений. Описанные выше воплощения представлены только в целях иллюстрации и не для наложения ограничений.
Claims (26)
1. Фильтр для защиты органов дыхания, содержащий:
корпус, имеющий отверстие для входа воздушного потока и отверстие для выхода воздушного потока, и содержащий некоторое количество фильтрующей среды, расположенной между отверстием для входа воздушного потока и отверстием для выхода воздушного потока и сообщающейся с ними по текучей среде, при этом фильтрующая среда содержит:
материал на основе оксида марганца, допированного железом, имеющий средний размер пор (определенный по методу BJH) в диапазоне от 1 до 4 нм и площадь поверхности (определенную по методу BET), составляющую по меньшей мере 300 м2/г, или по меньшей мере 350 м2/г, или по меньшей мере 400 м2/г.
2. Фильтр для защиты органов дыхания по п. 1, в котором материал на основе оксида марганца, допированного железом, может удалять опасный газ из воздушного потока, проходящего через фильтрующую среду при условиях окружающей среды или при атмосферном давлении, температуре от -20 до 40°C и относительной влажности от 5% до 95%.
3. Фильтр для защиты органов дыхания по п. 1 или 2, в котором материал на основе оксида марганца, допированного железом, получен в результате химической реакции при молярном соотношении марганец : железо в диапазоне от 95:5 до 70:30 или предпочтительно в диапазоне от 80:20 до 85:15.
4. Фильтр для защиты органов дыхания по п. 1 или 2, в котором материал на основе оксида марганца, допированного железом, образует гранулы, имеющие размер в диапазоне от 12 до 50, или от 20 до 40 mesh в соответствии с набором стандартных сит США.
5. Фильтр для защиты органов дыхания по п. 1 или 2, в котором материал на основе оксида марганца, допированного железом, имеет насыпную (объемную) плотность менее чем 1,3 г/мл, или менее чем 1 г/мл, или менее чем 0,8 г/мл, или менее чем 0,7 г/мл.
6. Фильтр для защиты органов дыхания по п. 1 или 2, в котором материал на основе оксида марганца, допированного железом, имеет форму гранул, полученных прессованием.
7. Способ получения фильтрующей среды для фильтра для защиты органов дыхания, включающий этапы, на которых:
объединяют соль железа(III) с солью марганца(II) в воде с образованием водного раствора смеси солей;
смешивают раствор перманганата с полученным водным раствором смеси солей с образованием влажного осадка, причем этап смешивания проводят при температуре в диапазоне от 20 до 30°C;
отделяют и сушат осадок с получением материала на основе оксида марганца, допированного железом.
8. Способ по п. 7, в котором температура обработки на всех этапах не превышает 115°C.
9. Способ по п. 7 или 8, в котором этап объединения включает объединение соли марганца(II) с солью железа(III) в молярном соотношении, которое находится в диапазоне от 95:5 до 70:30 или предпочтительно в диапазоне от 80:20 до 85:15.
10. Способ по п. 7 или 8, дополнительно содержащий этап, на котором материал на основе оксида марганца, допированного железом, гранулируют или прессуют в гранулы, имеющие размер в диапазоне от 12 до 50 или от 20 до 40 mesh в соответствии с набором стандартных сит США.
11. Способ по п. 7 или 8, дополнительно содержащий этап, на котором материал на основе оксида марганца, допированного железом, помещают в фильтр для защиты органов дыхания.
12. Способ получения фильтрующей среды для фильтра для защиты органов дыхания, включающий этапы, на которых:
объединяют соль железа(II) с солью марганца(II) в воде с образованием водного раствора смеси солей;
готовят раствор оксалата аммония с pH в диапазоне от 7 до 8;
смешивают раствор оксалата аммония с водным раствором смеси солей с образованием влажного осадка оксалата железа-марганца;
сушат влажный осадок оксалата железа-марганца с удалением из него воды и получением сухого осадка оксалата железа-марганца;
нагревают сухой осадок оксалата железа-марганца при температуре в диапазоне от 200 до 250°C с получением материала на основе оксида марганца, допированного железом.
13. Способ по п. 12, в котором этап смешивания включает ультразвуковое перемешивание.
14. Способ по п. 12 или 13, в котором этап объединения включает объединение соли марганца(II) с солью железа(II) в молярном соотношении в диапазоне от 95:5 до 70:30 или предпочтительно в диапазоне от 80:20 до 85:15.
15. Способ по п. 12 или 13, дополнительно включающий этап, на котором материал на основе оксида марганца, допированного железом, гранулируют или прессуют в гранулы, имеющие размер в диапазоне от 12 до 50 или от 20 до 40 mesh в соответствии с набором стандартных сит США.
16. Способ по п. 12 или 13, дополнительно включающий этап, на котором материал на основе оксида марганца, допированного железом, помещают в фильтр для защиты органов дыхания.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201562201691P | 2015-08-06 | 2015-08-06 | |
US62/201,691 | 2015-08-06 | ||
PCT/US2016/045514 WO2017024116A2 (en) | 2015-08-06 | 2016-08-04 | Filter media for respiratory protection |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2687947C1 true RU2687947C1 (ru) | 2019-05-16 |
Family
ID=56802667
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018105344A RU2687947C1 (ru) | 2015-08-06 | 2016-08-04 | Фильтрующая среда для защиты органов дыхания, содержащая допированный железом оксид марганца |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10806954B2 (ru) |
EP (1) | EP3331632B1 (ru) |
JP (1) | JP2018532442A (ru) |
KR (1) | KR20180037995A (ru) |
CN (1) | CN107921352B (ru) |
AU (1) | AU2016301347B2 (ru) |
BR (1) | BR112018002519A2 (ru) |
CA (1) | CA2994821A1 (ru) |
CL (1) | CL2018000342A1 (ru) |
RU (1) | RU2687947C1 (ru) |
WO (1) | WO2017024116A2 (ru) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20210370218A1 (en) * | 2020-05-29 | 2021-12-02 | Hollingsworth & Vose Company | Filter media comprising adsorptive particles |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2154525C1 (ru) * | 1999-08-25 | 2000-08-20 | Закрытое акционерное общество "Сорбент-Центр Внедрение" | Адсорбент для средств защиты органов дыхания |
RU2221627C1 (ru) * | 2002-09-17 | 2004-01-20 | Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН | Поглотитель диоксида углерода, способ его получения (варианты), способ его регенерации, способ удаления диоксида углерода из газовых смесей, способ паровой или парокислородной конверсии углеводородов, способ паровой конверсии оксида углерода, способ запасания или выделения тепловой энергии с использованием поглотителя |
WO2005005020A2 (en) * | 2003-06-26 | 2005-01-20 | 3M Innovative Properties Company | Broad spectrum filter system including tungsten-based impregnant and being useful for filtering contaminants from air or other gases |
US20050074380A1 (en) * | 2003-07-31 | 2005-04-07 | Boren Richard M. | Metal oxide processing methods and systems |
US20070086935A1 (en) * | 2005-10-14 | 2007-04-19 | Huimin Chen | Water treatment compositions and methods of making and using |
US20120024799A1 (en) * | 2005-10-14 | 2012-02-02 | Inframat Corporation | Nanostructured Compositions Having Reduced Dissolution of manganese and methods of making and using the same |
WO2014141198A1 (en) * | 2013-03-14 | 2014-09-18 | Johnson Matthey Public Limited Company | Cerium-modified manganese octahedral molecular sieves as catalysts for selective catalytic reduction |
Family Cites Families (33)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3671606A (en) * | 1969-10-02 | 1972-06-20 | Petro Tex Chem Corp | Oxidative dehydrogenation utilizing manganese ferrite |
US4832926A (en) | 1985-11-08 | 1989-05-23 | Figgie International Inc. | Chlorine gas filtering material suitable for use in a chemical oxygen generator and method of making |
WO1995025693A1 (en) | 1994-03-21 | 1995-09-28 | Texaco Development Corporation | Framework metal-substituted manganese oxide octahedral molecular sieve and process for its preparation |
US5578282A (en) | 1994-11-07 | 1996-11-26 | Texaco Inc. | Octahedral molecular sieve possessing (4×4) tunnel structure and method of its production |
LU90314B1 (de) | 1998-11-05 | 2000-05-08 | Wurth Paul Sa | Verfahren zum Herstellen von direkt reduziertem entschwefeltem Eisen |
US6855297B2 (en) | 1998-11-16 | 2005-02-15 | Honeywell International Inc. | NOx filter |
US6503476B1 (en) | 1999-07-23 | 2003-01-07 | The University Of Connecticut | Manganese oxide helices, rings, strands, and films, and methods for their preparation |
US20030135082A1 (en) | 1999-09-22 | 2003-07-17 | Lixin Cao | Destruction of organophosphonate compounds |
US20040106517A1 (en) * | 2000-05-23 | 2004-06-03 | Dlamini Thulani Humphrey | Chemicals from synthesis gas |
JP3649996B2 (ja) | 2000-05-24 | 2005-05-18 | 三洋電機株式会社 | 非水電解質二次電池用正極活物質 |
US6610263B2 (en) | 2000-08-01 | 2003-08-26 | Enviroscrub Technologies Corporation | System and process for removal of pollutants from a gas stream |
US7247279B2 (en) | 2000-08-01 | 2007-07-24 | Enviroscrub Technologies Corporation | System for removal of pollutants from a gas stream |
US7232782B2 (en) | 2002-03-06 | 2007-06-19 | Enviroscrub Technologies Corp. | Regeneration, pretreatment and precipitation of oxides of manganese |
WO2003072241A1 (en) | 2001-12-21 | 2003-09-04 | Enviroscrub Technologies Corporation | Pretreatment and regeneration of oxides of manganese |
US20040101457A1 (en) * | 2002-06-11 | 2004-05-27 | Pahlman John E. | Disassociation processing of metal oxides |
US20040007130A1 (en) * | 2002-07-11 | 2004-01-15 | Gislason Jason J. | Desulfurization and novel compositions for same |
US20040152791A1 (en) | 2002-11-25 | 2004-08-05 | Zyl Andre Johan Van | Catalyst |
EA200501176A1 (ru) | 2003-01-28 | 2006-02-24 | Инвайорскраб Текнолоджис Корпорэйшн | Оксиды марганца,обработанные в проточных реакторах непрерывного действия |
TWI453165B (zh) | 2006-06-14 | 2014-09-21 | Inframat Corp | 水處理組成物的製造方法 |
US7585359B2 (en) * | 2006-12-27 | 2009-09-08 | J.M. Huber Corporation | Air filtration media comprising metal-doped silicon-based gel and/or zeolite materials treated with nitric acid and/or potassium persulfate |
CN101945691B (zh) * | 2008-02-21 | 2013-11-06 | 3M创新有限公司 | 胺和多元羧酸的加合物以及包含这种加合物的过滤介质 |
GB2457952A (en) | 2008-02-29 | 2009-09-02 | Nanotecture Ltd | Mesoporous particulate material |
EP2635529A1 (en) * | 2010-11-03 | 2013-09-11 | Carus Corporation | Manganese based sorbent for removal of mercury species from fluids |
US8585808B2 (en) * | 2010-11-08 | 2013-11-19 | 3M Innovative Properties Company | Zinc oxide containing filter media and methods of forming the same |
US8987160B2 (en) | 2011-03-26 | 2015-03-24 | Honda Motor Co., Ltd. | Fischer-tropsch catalysts containing iron or cobalt selective towards higher hydrocarbons |
WO2012167280A1 (en) * | 2011-06-03 | 2012-12-06 | The Regents Of The University Of California | Manganese oxide and activated carbon fibers for removing particle, voc or ozone from a gas |
WO2014052480A1 (en) * | 2012-09-25 | 2014-04-03 | University Of Connecticut | Mesoporous metal oxides processes for preparation thereof |
CN102861387A (zh) * | 2012-09-26 | 2013-01-09 | 泰安市金飞虹织造有限公司 | 一种交警用汽车尾气过滤口罩 |
JP5884809B2 (ja) | 2013-11-01 | 2016-03-15 | トヨタ自動車株式会社 | 車両用大気浄化装置 |
JP6188545B2 (ja) * | 2013-11-06 | 2017-08-30 | 共同印刷株式会社 | 硫化物系ガス吸着用積層体 |
CN103691200A (zh) * | 2014-01-13 | 2014-04-02 | 魏耘 | 空气过滤介质材料、介质、过滤器及空气过滤方法 |
CN104261479B (zh) * | 2014-09-28 | 2017-03-08 | 上海第二工业大学 | 一种金属掺杂纳米二氧化锰电极材料及其制备方法 |
CN104549136A (zh) * | 2015-01-29 | 2015-04-29 | 江苏中翔网络科技有限公司 | 用于空气净化的过滤介质、滤芯、口鼻罩以及制备方法 |
-
2016
- 2016-08-04 CN CN201680046166.4A patent/CN107921352B/zh active Active
- 2016-08-04 WO PCT/US2016/045514 patent/WO2017024116A2/en active Application Filing
- 2016-08-04 US US15/749,820 patent/US10806954B2/en active Active
- 2016-08-04 CA CA2994821A patent/CA2994821A1/en not_active Abandoned
- 2016-08-04 EP EP16757758.4A patent/EP3331632B1/en active Active
- 2016-08-04 JP JP2018506134A patent/JP2018532442A/ja not_active Withdrawn
- 2016-08-04 KR KR1020187006102A patent/KR20180037995A/ko not_active Application Discontinuation
- 2016-08-04 RU RU2018105344A patent/RU2687947C1/ru not_active IP Right Cessation
- 2016-08-04 AU AU2016301347A patent/AU2016301347B2/en not_active Ceased
- 2016-08-04 BR BR112018002519A patent/BR112018002519A2/pt not_active Application Discontinuation
-
2018
- 2018-02-06 CL CL2018000342A patent/CL2018000342A1/es unknown
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2154525C1 (ru) * | 1999-08-25 | 2000-08-20 | Закрытое акционерное общество "Сорбент-Центр Внедрение" | Адсорбент для средств защиты органов дыхания |
RU2221627C1 (ru) * | 2002-09-17 | 2004-01-20 | Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН | Поглотитель диоксида углерода, способ его получения (варианты), способ его регенерации, способ удаления диоксида углерода из газовых смесей, способ паровой или парокислородной конверсии углеводородов, способ паровой конверсии оксида углерода, способ запасания или выделения тепловой энергии с использованием поглотителя |
WO2005005020A2 (en) * | 2003-06-26 | 2005-01-20 | 3M Innovative Properties Company | Broad spectrum filter system including tungsten-based impregnant and being useful for filtering contaminants from air or other gases |
US20050074380A1 (en) * | 2003-07-31 | 2005-04-07 | Boren Richard M. | Metal oxide processing methods and systems |
US20070086935A1 (en) * | 2005-10-14 | 2007-04-19 | Huimin Chen | Water treatment compositions and methods of making and using |
US20120024799A1 (en) * | 2005-10-14 | 2012-02-02 | Inframat Corporation | Nanostructured Compositions Having Reduced Dissolution of manganese and methods of making and using the same |
WO2014141198A1 (en) * | 2013-03-14 | 2014-09-18 | Johnson Matthey Public Limited Company | Cerium-modified manganese octahedral molecular sieves as catalysts for selective catalytic reduction |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU2016301347A1 (en) | 2018-03-01 |
BR112018002519A2 (pt) | 2018-09-18 |
US20180221692A1 (en) | 2018-08-09 |
WO2017024116A3 (en) | 2017-03-16 |
CL2018000342A1 (es) | 2018-05-25 |
CN107921352B (zh) | 2021-06-25 |
US10806954B2 (en) | 2020-10-20 |
CA2994821A1 (en) | 2017-02-09 |
AU2016301347B2 (en) | 2019-03-07 |
CN107921352A (zh) | 2018-04-17 |
KR20180037995A (ko) | 2018-04-13 |
WO2017024116A2 (en) | 2017-02-09 |
JP2018532442A (ja) | 2018-11-08 |
EP3331632B1 (en) | 2020-11-25 |
EP3331632A2 (en) | 2018-06-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Huang et al. | Effect of reduction treatment on structural properties of TiO 2 supported Pt nanoparticles and their catalytic activity for formaldehyde oxidation | |
JP6345774B2 (ja) | アンモニア吸着材 | |
Alqadami et al. | Synthesis and characterization of Fe 3 O 4@ TSC nanocomposite: highly efficient removal of toxic metal ions from aqueous medium | |
Sajjadi et al. | Implementation of magnetic Fe3O4@ ZIF-8 nanocomposite to activate sodium percarbonate for highly effective degradation of organic compound in aqueous solution | |
Zhao et al. | Simultaneous removal of elemental mercury and NO from simulated flue gas using a CeO 2 modified V 2 O 5–WO 3/TiO 2 catalyst | |
Li et al. | High performance cobalt nanoparticle catalysts supported by carbon for ozone decomposition: the effects of the cobalt particle size and hydrophobic carbon support | |
Beyki et al. | Dual application of facilely synthesized Fe 3 O 4 nanoparticles: fast reduction of nitro compound and preparation of magnetic polyphenylthiourea nanocomposite for efficient adsorption of lead ions | |
Konova et al. | Low-temperature ozone decomposition, CO and iso-propanol combustion on silver supported MCM-41 and silica | |
CN103754936A (zh) | 介孔氧化锰的合成方法 | |
Wang et al. | Preparation of Fe3O4 magnetic porous microspheres (MPMs) and their application in treating mercury-containing wastewater from the polyvinyl chloride industry by calcium carbide method | |
RU2687947C1 (ru) | Фильтрующая среда для защиты органов дыхания, содержащая допированный железом оксид марганца | |
Deshpande et al. | Bifunctional reusable Co 0.5 Ni 0.5 Fe 2 O 4 nanoparticle-grafted carbon nanotubes for aqueous dye removal from contaminated water | |
Van Nguyen et al. | Mn-Doped material synthesized from red mud and rice husk ash as a highly active catalyst for the oxidation of carbon monoxide and p-xylene | |
Yordanova et al. | Cobalt-manganese ion-exchanged clinoptilolite supported catalysts for n-hexane oxidation | |
Davidescu et al. | Arsenic removal through adsorption on cobalt nanoferrite | |
Rochard et al. | MnOx‐loaded Mesoporous Silica for the Catalytic Oxidation of Formaldehyde. Effect of the Melt Infiltration Conditions on the Activity–Stability Behavior | |
US11331645B2 (en) | Filter media for respiratory protection | |
da Cunha et al. | Multifunctional Nb–Cu nanostructured materials as potential adsorbents and oxidation catalysts for real wastewater decontamination | |
Kusrini et al. | Preparation and Characterization of Graphite Waste/CeO2 Composites | |
Tur | BSc (Applied Chemistry)(Honours) First Class BSc (Applied Chemistry) | |
Shahzad et al. | KINETIC AND THERMODYNAMIC STUDIES FOR THE H2S ADSOPRTION USING TiO2 NANOMATERIALS | |
Hudson et al. | Peroxydisulfate in MCM-48 silicas: powerful and clean materials for the removal of toxic gases | |
WO2022050343A1 (ja) | 脱臭触媒 | |
Murutu et al. | Investigation on limestone-derived apatite as a potential low cost adsorbent for drinking water defluoridation | |
Zaharieva et al. | Photocatalytic properties of ferrite/activated carbon composites for degradation of Malachite Green in aqueous medium |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200805 |