RU2731226C1 - Composition of a regenerative product for rebreathers and a method for production thereof - Google Patents

Composition of a regenerative product for rebreathers and a method for production thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2731226C1
RU2731226C1 RU2019145500A RU2019145500A RU2731226C1 RU 2731226 C1 RU2731226 C1 RU 2731226C1 RU 2019145500 A RU2019145500 A RU 2019145500A RU 2019145500 A RU2019145500 A RU 2019145500A RU 2731226 C1 RU2731226 C1 RU 2731226C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
regenerative product
product
regenerative
magnesium silicate
composition
Prior art date
Application number
RU2019145500A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Борисович Рылов
Михаил Юрьевич Плотников
Екатерина Владимировна Чаплыгина
Original Assignee
Акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" filed Critical Акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита"
Priority to RU2019145500A priority Critical patent/RU2731226C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2731226C1 publication Critical patent/RU2731226C1/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/62—Carbon oxides
    • 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
    • B01J20/04—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium
    • B01J20/041—Oxides or hydroxides
    • 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
    • B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to the technology of producing chemical substances used in rebreathers on chemically bound oxygen, and can be used in production of products for regeneration of air based on potassium superoxide. Regenerative product for rebreathers includes potassium superoxide and magnesium silicate, obtained from chrysotile asbestos, with ratio of components in the composition of the regenerative product, wt%: chamber potassium superoxide KO2 90–95; magnesium silicate MgSiO3 5–10. Method of producing a regenerative product for rebreathers involves mixing potassium superoxide with magnesium silicate, followed by molding a mixture, wherein magnesium silicate is obtained from chrysotile asbestos by exposure to temperature of 800±20 °C for 2-3 hours with subsequent grinding in a drum mill. After molding, the regenerative product can be thermally stabilized according to: heating to 200±20 °C at rate of 1–5 °C/min; exposure at 200±20 °C for 1–2 hours. Regenerative product of the presented composition provides, during operation in the composition of the rebreather, a low average and maximum volume fraction of carbon dioxide on inhalation, a low temperature of the regenerated air on inhalation and a longer time of protective action.
EFFECT: this provides more comfortable conditions for the user and allows to significantly expand the range of persons who can use these rebreathers.
3 cl, 1 dwg, 2 tbl, 3 ex

Description

Группа изобретений относится к составам и способам получения химических веществ, используемых в системах регенерации воздуха и в изолирующих дыхательных аппаратах (далее ИДА) на химически связанном кислороде, и может быть использована в производстве продуктов для регенерации воздуха на основе надпероксида калия.The group of inventions relates to compositions and methods for producing chemicals used in air regeneration systems and in self-contained breathing apparatus (hereinafter IDA) on chemically bound oxygen, and can be used in the production of products for air regeneration based on potassium superoxide.

Регенеративный продукт обычно содержит как основной компонент падпероксид калия (70-90% весовых), так и различные структурообразующие добавки и катализаторы, способствующие улучшению кинетических и диффузионных характеристик продукта при его работе в регенеративном патроне ИДА. Продукт изготавливают путем механического смешения необходимых компонентов и последующего формования полученной шихты в насадки различной формы (гранулы, блоки и др.).The regenerative product usually contains both the main component, potassium peroxide (70-90% by weight), and various structure-forming additives and catalysts, which help to improve the kinetic and diffusion characteristics of the product during its operation in the IDA regenerative cartridge. The product is made by mechanical mixing of the necessary components and subsequent molding of the resulting charge into nozzles of various shapes (granules, blocks, etc.).

Использование продуктов для регенерации воздуха в регенеративных патронах ИДА основано на выделении ими необходимого для дыхания человека кислорода при взаимодействии (процесс хемосорбции) с парами воды и диоксидом углерода выдыхаемого человеком воздуха. Данный процесс можно схематически описать уравнениями следующих реакций:The use of products for air regeneration in regenerative cartridges of IDA is based on the release of oxygen necessary for human respiration when interacting (chemisorption process) with water vapor and carbon dioxide of the air exhaled by a person. This process can be schematically described by the equations of the following reactions:

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

где Me - щелочной металл.where Me is an alkali metal.

При этом возникающие в процессе реакций условия (образование новых химических соединений, частичное плавление исходных компонентов и продуктов реакции, вследствие экзотермического характера протекающих процессов, и др.) часто приводят к изменению структуры транспортных пор продукта для регенерации воздуха, что в дальнейшем затрудняет диффузию паров воды и диоксида углерода в объем продукта для регенерации воздуха. Это снижает степень отработки продукта для регенерации воздуха в патроне ИДА до 50-70% и приводит к увеличению аэродинамического сопротивления последнего дыханию человека. Под степенью отработки регенеративного продукта понимается отношение количества выделенного кислорода и поглощенного диоксида углерода (в реальных условиях) к стехиометрическим величинам.In this case, the conditions arising in the process of reactions (the formation of new chemical compounds, partial melting of the initial components and reaction products, due to the exothermic nature of the ongoing processes, etc.) often lead to a change in the structure of the transport pores of the product for air regeneration, which further complicates the diffusion of water vapor and carbon dioxide in the volume of the product for air regeneration. This reduces the degree of working off the product for air regeneration in the IDA cartridge to 50-70% and leads to an increase in the aerodynamic resistance of the last breath of a person. The degree of development of the regenerative product is understood as the ratio of the amount of released oxygen and absorbed carbon dioxide (in real conditions) to stoichiometric values.

Перечисленные выше недостатки требуют увеличения массогабаритных характеристик изделий и ограничивают круг потенциальных пользователей (ИДА, работающими на таких регенеративных продуктах, могут лишь ограниченно пользоваться дети и люди, страдающие заболеваниями дыхательных путей вследствие ограниченных физических возможностей).The disadvantages listed above require an increase in the weight and size characteristics of the products and limit the range of potential users (IDA working on such regenerative products can only be used to a limited extent by children and people suffering from respiratory diseases due to disabilities).

Повышение эффективности работы регенеративного продукта и улучшение его эксплуатационных характеристик осуществляется изменением конструкции регенеративного патрона, химического состава регенеративного продукта, формы его насадки, а также совершенствованием технологии его получения. Часто это выполняют параллельно.Improving the efficiency of the regenerative product and improving its operational characteristics is carried out by changing the design of the regenerative cartridge, the chemical composition of the regenerative product, the shape of its packing, as well as improving the technology for its production. This is often done in parallel.

Обычно регенеративный продукт для ИДА изготавливают путем механического смешения необходимых компонентов и последующего формования полученной шихты в насадки различной формы (гранулы, таблетки, блоки и др.). Такие насадки размещают в регенеративном патроне ИДА, через который циркулирует регенерируемый воздух.Typically, a regenerative product for IDA is made by mechanical mixing of the required components and subsequent molding of the resulting mixture into nozzles of various shapes (granules, tablets, blocks, etc.). Such nozzles are placed in the IDA regenerative cartridge, through which the regenerated air circulates.

Для улучшения условий диффузии паров воды и диоксида углерода к центру регенеративного продукта в процессе его работы (что приводит к повышению степени отработки продукта для ИДА) в состав регенеративного продукта вводят различные структурообразующие добавки и катализаторы.To improve the conditions for diffusion of water vapor and carbon dioxide to the center of the regenerative product during its operation (which leads to an increase in the degree of product development for IDA), various structure-forming additives and catalysts are introduced into the composition of the regenerative product.

Известен регенеративный продукт [патент ФРГ №1546513, Кл. 61 b, 1/02, 1970 г.], способ получения которого заключается в смешении надпероксида калия и асбеста в количестве от 2 до 10 масс. %. Полученную шихту формуют в блоки, затем дробят и рассеивают для получения нужной фракции. Полученный продукт для регенерации воздуха имеет высокую степень отработки для регенеративного продукта крупной фракции 6-12 мм.Known regenerative product [Federal Republic of Germany patent No. 1546513, CL. 61 b, 1/02, 1970], the method of obtaining which consists in mixing potassium superoxide and asbestos in an amount from 2 to 10 mass. %. The resulting mixture is formed into blocks, then crushed and dispersed to obtain the desired fraction. The resulting product for air regeneration has a high degree of development for a regenerative product of a coarse fraction of 6-12 mm.

Однако, данный способ получения продукта для регенерации воздуха не устраняет все недостатки, возникающие при эксплуатации продукта в ИДА. Так, при дроблении, эластичные волокна асбеста разрываются таким образом, что выходят за поверхность, например, гранулы регенеративного продукта могут иметь своеобразный «ворс». Это приводит к тому, что при пользовании ИДА, снаряженным таким продуктом для регенерации воздуха фракции 3-6 мм, уже в начальный момент эксплуатации возрастает аэродинамическое сопротивление дыханию пользователя.However, this method of obtaining a product for air regeneration does not eliminate all the disadvantages arising from the operation of the product in IDA. So, when crushing, the elastic fibers of asbestos are torn in such a way that they go beyond the surface, for example, granules of the regenerative product can have a kind of "pile". This leads to the fact that when using an IDA equipped with such a product for regenerating air of fraction 3-6 mm, already at the initial moment of operation, the aerodynamic resistance to breathing of the user increases.

Кроме того, асбест при дыхании в ИДА может попасть в организм человека, что опасно, так как он обладает канцерогенными свойствами. Поэтому с конца XX века в мире была начата кампания по замене асбеста на более безопасные материалы. Вследствие этого возникла проблема замены асбеста в качестве инертной добавки в регенеративных продуктах на экологически безопасную.In addition, when breathing in IDA, asbestos can enter the human body, which is dangerous, since it has carcinogenic properties. Therefore, from the end of the 20th century, a campaign was launched in the world to replace asbestos with safer materials. As a result, the problem arose of replacing asbestos as an inert additive in regenerative products with an environmentally friendly one.

Известен выбранный в качестве прототипа состав регенеративного продукта [патент РФ №2259808, МПК A62D 9/00, 2004 г.] включающий надпероксид калия, гидрооксид калия и воду, отличающийся тем, что дополнительно содержит силикат щелочного металла при следующем соотношении компонентов, мас.%:Known selected as a prototype composition of the regenerative product [RF patent No. 2259808, IPC A62D 9/00, 2004] comprising potassium superoxide, potassium hydroxide and water, characterized in that it additionally contains alkali metal silicate in the following ratio of components, wt.% :

надпероксид калия (KO2)potassium superoxide (KO 2 ) 50-8550-85 гидрооксид калия (KOH)potassium hydroxide (KOH) 3-203-20 вода(H2O)water (H 2 O) 1-101-10 силикат щелочного металла (MeSiO3)alkali metal silicate (MeSiO 3 ) 0,1-20.0.1-20.

Регенеративный продукт получают в процессе дегидратации щелочного раствора пероксида водорода, получаемого в результате смешения исходных компонентов в том числе и силиката щелочного металла.The regenerative product is obtained in the process of dehydration of an alkaline solution of hydrogen peroxide obtained by mixing the initial components, including alkali metal silicate.

Данное решение обеспечивает низкую среднюю объемную долю диоксида углерода на вдохе в начальный момент времени при работе регенеративного продукта в составе ИДА, что обусловлено, в том числе, присутствием в нем гидроксида калия. Кроме того, применение силиката щелочного металла, выступающего в качестве структурообразующей добавки, препятствует оплыванию поверхности регенеративного продукта и плавлению смеси соединений, образующихся при работе регенеративного продукта.This solution provides a low average volume fraction of carbon dioxide on inhalation at the initial moment of time when the regenerative product is in the composition of IDA, which is due, inter alia, to the presence of potassium hydroxide in it. In addition, the use of an alkali metal silicate, which acts as a structure-forming additive, prevents the surface of the regenerative product from floating and melting of the mixture of compounds formed during the operation of the regenerative product.

Вместе с тем, при дегидратации щелочного раствора пероксида водорода, силикат щелочного металла не может образовывать транспортные поры в продукте, так как идет образование твердых растворов переменного состава, включающих также надпероксид и гидроксид калия.At the same time, upon dehydration of an alkaline solution of hydrogen peroxide, alkali metal silicate cannot form transport pores in the product, since solid solutions of variable composition are formed, which also include superoxide and potassium hydroxide.

Наличие в составе регенеративного продукта воды и гидроксида калия обусловливает снижение содержания надпероксида калия и, тем самым, снижение емкости регенеративного продукта по кислороду и диоксиду углерода в расчете на единицу массы. Это приводит к необходимости применения большего количества регенеративного продукта в составе ИДА для достижения требуемого времени защитного действия (далее ВЗД).The presence of water and potassium hydroxide in the composition of the regenerative product causes a decrease in the content of potassium superoxide and, thereby, a decrease in the capacity of the regenerative product for oxygen and carbon dioxide per unit weight. This leads to the need to use a larger amount of regenerative product in the composition of IDA to achieve the required time of protective action (hereinafter PDM).

Вода, входящая в состав регенеративного продукта, в количестве 1-10 масс. %. в совокупности с парами воды, выделяемыми при дыхании человека, способствует увеличению скорости выделения кислорода в первоначальный момент работы регенеративного продукта, что приводит к увеличению температуры газо-воздушной среды (далее ГВС) на вдохе в результате ее нагрева теплом химической реакции по уравнению 1. В дальнейшем, по мере накопления химически связанной воды в виде кристаллогидратов продуктов реакций и отработки регенеративного продукта, наблюдается потеря прочности регенеративного продукта из-за увеличения его объема (мольный объем гидратированных продуктов реакции превышает мольный объем исходных компонентов), а также снижение устойчивости продуктов реакций к плавлению под воздействием температуры, создаваемой в работающем регенеративном патроне ИДА.Water, which is part of the regenerative product, in the amount of 1-10 mass. %. in combination with water vapor released during human breathing, it promotes an increase in the rate of oxygen evolution at the initial moment of operation of the regenerative product, which leads to an increase in the temperature of the gas-air medium (hereinafter DHW) during inhalation as a result of its heating by the heat of a chemical reaction according to equation 1. В further, with the accumulation of chemically bound water in the form of crystalline hydrates of the reaction products and the development of the regenerative product, there is a loss of strength of the regenerative product due to an increase in its volume (the molar volume of hydrated reaction products exceeds the molar volume of the initial components), as well as a decrease in the resistance of the reaction products to melting under the influence of the temperature created in the working IDA regenerative cartridge.

Кроме того, наличие воды в составе регенеративного продукта может привести к началу ее химической реакции с надпероксидом калия в процессе хранения ИДА и, как следствие, к потере части химически связанного кислорода.In addition, the presence of water in the composition of the regenerative product can lead to the onset of its chemical reaction with potassium superoxide during storage of IDA and, as a consequence, to the loss of some of the chemically bound oxygen.

В качестве прототипа способа получения регенеративного продукта выбран способ получения регенеративного продукта [патент РФ №2362601, МПК A62D 9/00, 2004 г.], включающий смешение надпероксида натрия и калия и формование полученной смеси, согласно которому дополнительно осуществляют термическую обработку формованного продукта при температуре 500-700°С, при этом в состав смеси дополнительно вводят структурообразующую добавку, включающую гидроксид кальция и силикат кальция в виде волластанита при следующем соотношении компонентов в формуемой смеси, мас.%:As a prototype of a method for producing a regenerative product, a method for producing a regenerative product was chosen [RF patent No. 2362601, IPC A62D 9/00, 2004], including mixing sodium and potassium superoxide and molding the resulting mixture, according to which the molded product is additionally heat treated at a temperature 500-700 ° C, while a structure-forming additive is additionally introduced into the mixture, including calcium hydroxide and calcium silicate in the form of wollastanite with the following ratio of components in the molded mixture, wt%:

надпероксид натрия (NaO2)sodium superoxide (NaO 2 ) 55-8055-80 надпероксид калия (KO2)potassium superoxide (KO 2 ) 10-2510-25 гидроксид кальция (Са(ОН)2)calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) 5-205-20 волластанит (CaSiO2)wollastanite (CaSiO 2 ) 1-5.1-5.

Данное решение обеспечивает получение регенеративного продукта с повышенной механической прочностью, обладающего при работе в регенеративном патроне изолирующего дыхательного аппарата высокой степенью отработки и обеспечивающего снижение аэродинамического сопротивления дыханию пользователя.This solution provides a regenerative product with increased mechanical strength, which, when operated in a regenerative cartridge of an isolating breathing apparatus, has a high degree of performance and provides a decrease in the user's aerodynamic breathing resistance.

Однако, надпероксид натрия, входящий в состав регенеративного продукта при температуре близкой к 100°С начинает разлагаться с выделением кислорода и образованием пероксида натрия. Объем выделяющегося кислорода превышает в 1,5-3 раза объем, необходимый для дыхания человека при различных физических нагрузках, в результате чего происходит сброс избытка кислорода в атмосферу, что не позволяет оптимально использовать ресурс регенеративного продукта по кислороду. Также надпероксид натрия, как менее стабильное вещество, в отличие от надпероксида калия, способствует повышению сопротивлению дыхания, за счет образования более плавких продуктов взаимодействия с парами воды и диоксидом углерода. Наличие гидроксида кальция обусловливает снижение содержания в нем надпероксидов калия и натрия, и тем самым, снижение емкости регенеративного продукта по кислороду и диоксиду углерода в расчете на единицу массы. Это приводит к необходимости применения большего количества регенеративного продукта в составе ИДА для достижения требуемого ВЗД.However, sodium superoxide, which is a part of the regenerative product, at temperatures close to 100 ° C begins to decompose with the release of oxygen and the formation of sodium peroxide. The volume of released oxygen is 1.5-3 times the volume required for human breathing during various physical activities, as a result of which excess oxygen is discharged into the atmosphere, which does not allow optimal use of the oxygen resource of the regenerative product. Also sodium superoxide, as a less stable substance, in contrast to potassium superoxide, promotes an increase in respiratory resistance, due to the formation of more melting products of interaction with water vapor and carbon dioxide. The presence of calcium hydroxide causes a decrease in the content of potassium and sodium superoxides in it, and thereby, a decrease in the capacity of the regenerative product for oxygen and carbon dioxide per unit weight. This leads to the need to use a larger amount of regenerative product in the IDA composition to achieve the required PDM.

Предлагаемая группа изобретений направлена на улучшение эксплуатационных характеристик регенеративного продукта при его работе в регенеративном па троне ИДА и упрощение технологии получения продукта.The proposed group of inventions is aimed at improving the performance characteristics of the regenerative product during its operation in the IDA regenerative cartridge and simplifying the technology for obtaining the product.

Технический результат изобретения по составу регенеративного продукта заключается в разработке регенеративного продукта, имеющего высокую емкость по кислороду и диоксиду углерода и обеспечивающего снижение аэродинамического сопротивления дыханию пользователя.The technical result of the invention in terms of the composition of the regenerative product consists in the development of a regenerative product having a high capacity for oxygen and carbon dioxide and providing a decrease in the user's aerodynamic breathing resistance.

Технический результат изобретения по способу изготовления регенеративного продукта заключается в разработке более простого способа его изготовления при одновременном сокращении количества компонентов регенеративного продукта.The technical result of the invention on the method of manufacturing a regenerative product consists in the development of a simpler method for its manufacture while reducing the number of components of the regenerative product.

Технический результат по составу регенеративного продукта достигается тем, что регенеративный продукт для изолирующих дыхательных аппаратов, включающий надпероксид калия и силикат щелочно-земельного металла, в качестве силиката щелочно-земельного металла содержит силикат магния при следующем соотношении компонентов в его составе, мас.%:The technical result in terms of the composition of the regenerative product is achieved by the fact that the regenerative product for self-contained breathing apparatus, including potassium superoxide and alkaline earth metal silicate, contains magnesium silicate as alkaline earth metal silicate with the following ratio of components in its composition, wt%:

надпероксид калия (KO2)potassium superoxide (KO 2 ) 90-9590-95 силикат магния (MgSiO3)magnesium silicate (MgSiO 3 ) 5-10.5-10.

Технический результат по способу изготовления регенеративного продукта достигается тем, что способ изготовления регенеративного продукта для изолирующих дыхательных аппаратов, включает смешение надпероксида калия с силикатом магния с последующим формованием полученной смеси. При этом согласно изобретению, силикат магния получают из хризотилового асбеста воздействием на него температуры (800±20)°С в течение 2-3 ч с последующим размалыванием в барабанной мельнице.The technical result according to the method for manufacturing a regenerative product is achieved in that the method for manufacturing a regenerative product for self-contained breathing apparatus includes mixing potassium superoxide with magnesium silicate, followed by molding the resulting mixture. Moreover, according to the invention, magnesium silicate is obtained from chrysotile asbestos by exposing it to a temperature of (800 ± 20) ° C for 2-3 hours, followed by grinding in a drum mill.

Технический результат достигается также тем, что после формования регенеративного продукта в блоки, таблетки, гранулы и другие формы насадки его подвергают термостабилизации по режиму:The technical result is also achieved by the fact that after molding the regenerative product into blocks, tablets, granules and other forms of packing, it is subjected to thermal stabilization according to the mode:

- нагрев до (200±20)°С со скоростью (5-10)°С/мин.;- heating up to (200 ± 20) ° С at a rate of (5-10) ° С / min;

- выдержка при (200±20)°С в течение (1-2) ч.- exposure at (200 ± 20) ° С for (1-2) h.

Силикат магния, полученный из хризотилового асбеста, выступает в качестве структурообразующей добавки, препятствующей оплыванию поверхности продукта и плавлению смеси соединений, образующихся при работе регенеративного продукта.Magnesium silicate, obtained from chrysotile asbestos, acts as a structure-forming additive that prevents the product surface from floating and melting of the mixture of compounds formed during the operation of the regenerative product.

Кроме того, силикат магния, полученный из хризотилового асбеста, представляющий собой микроволокнистую пористую неорганизованную структуру с длиной волокон до 200 мкм и диаметром до 50 мкм, вводится в состав регенеративного продукта на основе надпероксида калия для улучшения условий диффузии паров воды и диоксида углерода внутрь регенеративного продукта, а также для обеспечения встречной диффузии кислорода - продукта реакции 1 - на протяжении всего времени работы дыхательного аппарата. Это позволяет более эффективно использовать ресурс регенеративного продукта и, как следствие, увеличить ВЗД дыхательного аппарата при сохранении сто массо-габаритных характеристик.In addition, magnesium silicate obtained from chrysotile asbestos, which is a microfibrous porous unorganized structure with a fiber length of up to 200 microns and a diameter of up to 50 microns, is added to the composition of a regenerative product based on potassium superoxide to improve the diffusion of water vapor and carbon dioxide inside the regenerative product. , as well as to ensure the counter diffusion of oxygen - the product of reaction 1 - throughout the entire operating time of the breathing apparatus. This makes it possible to use the resource of the regenerative product more efficiently and, as a consequence, to increase the IDV of the breathing apparatus while maintaining one hundred mass and dimensional characteristics.

Также применение силиката магния, полученного из хризотилового асбеста, более безопасно, чем использование в составе регенеративного продукта минералов типа асбестов.Also, the use of magnesium silicate obtained from chrysotile asbestos is safer than the use of minerals such as asbestos in a regenerative product.

Термостабилизация формованного регенеративного продукта, осуществляемая в режиме: нагрев до (200±20)°С со скоростью 1-5°С/мин и выдержка при данной температуре в течение 1-2 часов, позволяет убрать механические напряжения в регенеративном продукте, возникающие при его формовании, стабилизировать геометрические размеры, а также десорбировать воду, которую регенеративный продукт поглощает из окружающей атмосферы в процессе его получения, а также присутствующую в исходных компонентах.Thermal stabilization of the molded regenerative product, carried out in the mode: heating to (200 ± 20) ° C at a rate of 1-5 ° C / min and holding at this temperature for 1-2 hours, allows you to remove mechanical stresses in the regenerative product arising from its molding, stabilize geometric dimensions, and also desorb water, which the regenerative product absorbs from the surrounding atmosphere during its production, as well as present in the initial components.

Способ получения регенеративного продукта осуществляют следующим образом. Исходные компоненты (надпероксид калия, силикат магния) в необходимом соотношении перемешивают в любом промышленном смесителе сыпучих материалов до получения однородной шихты, при этом силикат магния предварительно получают из хризотилового асбеста воздействием на него температуры (800±20)°С в течение 2-3 часов и размалыванием в барабанной мельнице. Полученную шихту формуют в блоки, таблетки, гранулы и другие формы насадки в зависимости от конструкции изделия, в производстве которого регенеративный продукт предложенного состава будет использоваться. После формования регенеративный продукт подвергают термостабилизации по режиму:The method of obtaining a regenerative product is as follows. The initial components (potassium superoxide, magnesium silicate) in the required ratio are mixed in any industrial mixer of bulk materials until a homogeneous mixture is obtained, while magnesium silicate is preliminarily obtained from chrysotile asbestos by exposing it to a temperature of (800 ± 20) ° С for 2-3 hours and grinding in a drum mill. The resulting mixture is formed into blocks, tablets, granules and other forms of packing, depending on the design of the product, in the production of which the regenerative product of the proposed composition will be used. After molding, the regenerative product is subjected to thermal stabilization according to the following regime:

- нагрев до (200±20)°С со скоростью 1-5°С/мин;- heating up to (200 ± 20) ° С at a rate of 1-5 ° С / min;

- выдержка при (200±20)°С в течение 1-2 ч.- exposure at (200 ± 20) ° С for 1-2 hours.

Примеры составов заявляемого регенеративного продукта и режимов его получения приведены в таблице 1.Examples of the compositions of the claimed regenerative product and modes of its production are shown in table 1.

Figure 00000003
Figure 00000003

Продукт для регенерации воздуха, полученный по заявляемому способу, испытан в регенеративном патроне опытного ИДА ШСС-Т-Э на установке «Искусственные легкие» при следующих условиях:The product for air regeneration, obtained according to the claimed method, was tested in a regenerative cartridge of an experimental IDA ShSS-T-E on the "Artificial lungs" installation under the following conditions:

легочная вентиляцияpulmonary ventilation 10±0,2 дм3/мин;10 ± 0.2 dm 3 / min; объемная подача CO2 volumetric supply of CO 2 0,38±0,03 дм3/мин;0.38 ± 0.03 dm 3 / min; частота дыханияbreathing rate 10±0,5 мин-1;10 ± 0.5 min -1 ; температура окружающей среды ambient temperature 23,0±1,0°С.23.0 ± 1.0 ° C.

Объем диоксида углерода указан при 10°С и 101,3 кПа, легочная вентиляция - при 37°С и 101,3 кПа.The volume of carbon dioxide is indicated at 10 ° C and 101.3 kPa, pulmonary ventilation at 37 ° C and 101.3 kPa.

Для сравнения с регенеративным продуктом различного состава по примерам 1-3 из таблицы 1, в тех же условиях испытывался регенеративный продую, специально изготовленный по способу, описанному в патенте РФ №2362601.For comparison with the regenerative product of various composition according to examples 1-3 from table 1, under the same conditions a regenerative blow was tested, specially made according to the method described in the patent of the Russian Federation No. 2362601.

Все регенеративные продукты имели форму гранул фракции 4,0-5,5 мм и плотности (1,35±0,05) г/см3. ВЗД ИДА определяли как время от начала ею работы до того момента, когда объемная доля диоксида углерода в потоке ГВС на линии «вдоха» установки «Искусственные легкие» достигала 3%, либо ВЗД достигало 180 минут. Результаты испытаний представлены в таблице 2 и на фиг.All regenerative products were in the form of granules with a fraction of 4.0-5.5 mm and a density (1.35 ± 0.05) g / cm 3 . The IDA PDM was defined as the time from the start of its operation until the moment when the volume fraction of carbon dioxide in the hot water flow on the "inhalation" line of the Artificial Lungs installation reached 3%, or the PDM reached 180 minutes. The test results are shown in Table 2 and FIG.

Figure 00000004
Figure 00000004

Одним из определяющих требований к работе опытного ИДА ШСС-Т-Э является показатель средней объемной доли диоксида углерода на вдохе (не более 1,5%) за гарантированное ВЗД равное 180 минутам.One of the defining requirements for the work of the experienced IDA ShSS-T-E is the indicator of the average volume fraction of carbon dioxide during inhalation (no more than 1.5%) for the guaranteed PDM equal to 180 minutes.

Аэродинамическое сопротивление ГВС на вдохе (фиг. - а) и выдохе (фиг. - б) пользователя является одним из основных эксплуатационных показателей ИДА, во многом определяющимся составом и свойствами регенеративного продукта. Снижение значения данного параметра не только создает более комфортные условия для пользователя, но и существенно увеличивает круг лиц, имеющих физиологическую возможность использовать ИДА (дети, люди, страдающие легочными заболеваниями и др.).The aerodynamic resistance of DHW during inhalation (Fig. - a) and exhalation (Fig. - b) of the user is one of the main performance indicators of IDA, largely determined by the composition and properties of the regenerative product. A decrease in the value of this parameter not only creates more comfortable conditions for the user, but also significantly increases the circle of persons who have the physiological ability to use IDA (children, people suffering from pulmonary diseases, etc.).

Температура ГВС на вдохе пользователя является одним из основных эксплуатационных показателей ИДА, также во многом определяется составом и свойствами регенеративного продукта. Соответственно, снижение данного показателя создает наиболее безопасные и комфортные условия для пользователей ИДА.The user's inspiratory DHW temperature is one of the main performance indicators of IDA, and is also largely determined by the composition and properties of the regenerative product. Accordingly, a decrease in this indicator creates the safest and most comfortable conditions for IDA users.

Как следует из представленных табличных данных, состав продукта для регенерации воздуха, по примерам 1-3, обеспечивает при работе в регенеративном патроне ИДА в сравнении с регенеративным продуктом по патенту РФ 2362601:As follows from the presented tabular data, the composition of the product for air regeneration, according to examples 1-3, provides, when operating in the IDA regenerative cartridge, in comparison with the regenerative product according to the RF patent 2362601:

1) более низкую температуру на вдохе (фиг. - в);1) lower inspiratory temperature (Fig. - c);

2) большее ВЗД;2) higher PDM;

3) более низкую среднюю объемную долю CO2 на вдохе;3) a lower average volume fraction of CO 2 in breath;

4) более низкое сопротивление дыханию.4) lower breathing resistance.

Кроме того, из результатов испытаний следует, что у регенеративного продукта, изготовленного патенту РФ №2362601 ВЗД менее требуемых 180 минут (фиг. - г), несмотря на хороший показатель средней объемной доли диоксида углерода на вдохе. Это связано в первую очередь с тем, что присутствие в его составе гидроксида кальция приводит к снижению содержания надпероксидов натрия и калия в исходной шихте и, тем самым снижению емкости по кислороду и диоксиду углерода на единицу массы.In addition, it follows from the test results that the regenerative product manufactured by RF patent No. 2362601 has a PDM less than the required 180 minutes (Fig. D), despite a good indicator of the average volume fraction of carbon dioxide during inhalation. This is primarily due to the fact that the presence of calcium hydroxide in its composition leads to a decrease in the content of sodium and potassium superoxides in the initial charge and, thereby, to a decrease in the capacity for oxygen and carbon dioxide per unit weight.

Таким образом, заявляемая группа изобретений обеспечивает снижение показателей средней и максимальной объемной доли диоксида углерода на вдохе, низкую температуру регенерируемого воздуха на вдохе и большее ВЗД. Это обеспечивает более комфортные условия для пользователя и позволяет существенно расширить круг лиц, которые могут пользоваться данными дыхательными аппаратами.Thus, the claimed group of inventions provides a decrease in the average and maximum volume fraction of carbon dioxide during inhalation, a low temperature of the regenerated air during inhalation and a higher PDP. This provides a more comfortable environment for the user and allows you to significantly expand the circle of people who can use these breathing apparatus.

Claims (6)

1. Регенеративный продукт для изолирующих дыхательных аппаратов, включающий надпероксид калия и силикат щелочноземельного металла, отличающийся тем, что в качестве силиката щелочноземельного металла содержит силикат магния, полученный из хризотилового асбеста, при соотношении компонентов в составе регенеративного продукта, мас.%:1. Regenerative product for self-contained breathing apparatus, including potassium superoxide and alkaline earth metal silicate, characterized in that as alkaline earth metal silicate it contains magnesium silicate obtained from chrysotile asbestos, with the ratio of components in the composition of the regenerative product, wt%: надпероксид калия KO2 potassium superoxide KO 2 90-9590-95 силикат магния MgSiO3 magnesium silicate MgSiO 3 5-105-10
2. Способ изготовления регенеративного продукта для изолирующих дыхательных аппаратов, заключающийся в смешении надпероксида калия с силикатом магния с последующим формованием смеси, отличающийся тем, что силикат магния получают из хризотилового асбеста воздействием температуры 800±20°С в течение 2-3 ч с последующим размалыванием в барабанной мельнице.2. A method of manufacturing a regenerative product for self-contained breathing apparatus, which consists in mixing potassium superoxide with magnesium silicate, followed by molding the mixture, characterized in that magnesium silicate is obtained from chrysotile asbestos by exposure to a temperature of 800 ± 20 ° C for 2-3 hours, followed by grinding in a drum mill. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что после формования регенеративный продукт подвергают термостабилизации по режиму:3. A method according to claim 2, characterized in that after molding, the regenerative product is subjected to thermal stabilization according to the following regime: - нагрев до 200±20°С со скоростью 1-5°С/мин;- heating up to 200 ± 20 ° С at a rate of 1-5 ° С / min; - выдержка при 200±20°С в течение 1-2 ч.- exposure at 200 ± 20 ° С for 1-2 hours.
RU2019145500A 2019-12-30 2019-12-30 Composition of a regenerative product for rebreathers and a method for production thereof RU2731226C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019145500A RU2731226C1 (en) 2019-12-30 2019-12-30 Composition of a regenerative product for rebreathers and a method for production thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019145500A RU2731226C1 (en) 2019-12-30 2019-12-30 Composition of a regenerative product for rebreathers and a method for production thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2731226C1 true RU2731226C1 (en) 2020-08-31

Family

ID=72421600

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019145500A RU2731226C1 (en) 2019-12-30 2019-12-30 Composition of a regenerative product for rebreathers and a method for production thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2731226C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2323758C1 (en) * 2006-08-16 2008-05-10 Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") Product for air regeneration
RU2338567C2 (en) * 2006-12-11 2008-11-20 Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") Method of obtaining product for air regeneration
RU2362601C1 (en) * 2007-10-08 2009-07-27 Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") Way of reception of regenerative product for isolating respiratory apparatus
RU2540160C2 (en) * 2013-06-27 2015-02-10 Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") Regenerative product for isolating resparatory apparatuses

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2323758C1 (en) * 2006-08-16 2008-05-10 Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") Product for air regeneration
RU2338567C2 (en) * 2006-12-11 2008-11-20 Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") Method of obtaining product for air regeneration
RU2362601C1 (en) * 2007-10-08 2009-07-27 Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") Way of reception of regenerative product for isolating respiratory apparatus
RU2540160C2 (en) * 2013-06-27 2015-02-10 Открытое акционерное общество "Корпорация "Росхимзащита" (ОАО "Корпорация "Росхимзащита") Regenerative product for isolating resparatory apparatuses

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4087451B2 (en) Oxygen generating composition catalyzed by copper oxide and nickel oxide
US4963327A (en) Oxygen generating module
US5198147A (en) Chemical oxygen generator
RU2367492C1 (en) Method for preparation of product for air regeneration
RU2302993C2 (en) Chemical oxygen generator
JP2006008492A (en) Oxygen generating composition
US6866794B1 (en) Strontium peroxide catalyzed oxygen generating compositions
RU2731226C1 (en) Composition of a regenerative product for rebreathers and a method for production thereof
JPH0320261B2 (en)
CN206107521U (en) Half -closed solid oxygen rebreather
RU2338567C2 (en) Method of obtaining product for air regeneration
EP0630350A4 (en) CHEMICAL OXYGEN GENERATING COMPOSITIONS CONTAINING Li 2?O 2?.
RU2540160C2 (en) Regenerative product for isolating resparatory apparatuses
RU2472555C1 (en) Method of making product for air regeneration
RU2362601C1 (en) Way of reception of regenerative product for isolating respiratory apparatus
RU2323758C1 (en) Product for air regeneration
RU2743820C1 (en) Regenerative product for self-contained respiratory apparatuses
RU2325205C2 (en) Production method for air regeneration
CN103180025B (en) For consuming equipment and the method for sour gas from admixture of gas
RU2075319C1 (en) Regenerative agent for the isolated respiratory apparatus
KR200451598Y1 (en) Pillow Having Apparatus for Filtering Air And Generating Oxygen
RU2599664C1 (en) Method of producing structured regenerative product
RU2405617C1 (en) Method of producing product for air regeneration
RU2464060C1 (en) Regenerative product for self-contained breathing apparatus
RU2669857C1 (en) Method of obtaining product for air regeneration