Регенеративний продукт для ізолюючих дихальних апаратів
Номер патенту: 75577
Опубліковано: 10.12.2012
Автори: Кришталь Микола Андрійович, Андрощук Олександр Васильович, Щербина Віктор Сергійович, Єлагін Георгій Іванович
Формула / Реферат
Регенеративний продукт для ізолюючих дихальних апаратів, що містить кисневмісну речовину та структуроутворюючий компонент, який відрізняється тим, що як структуроутворюючий компонент містить спучений вермикуліт, на який способом адсорбції нанесені гідроперит як кисневмісна речовина, калію біхромат та натрію гідроксид, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %:
гідроперит
19,07-32,42
калію біхромат
17,31-27,01
натрію гідроксид
0,04-0,05
спучений вермикуліт
40,52-63,58.
Текст
Реферат: Регенеративний продукт для ізолюючих дихальних апаратів містить кисневмісну речовину та структуроутворюючий компонент. Як структуроутворюючий компонент містить спучений вермикуліт, на який способом адсорбції нанесені гідроперит як кисневмісна речовина, калію біхромат та натрію гідроксид. UA 75577 U (12) UA 75577 U UA 75577 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до складів хімічних продуктів для одержання кисню, які використовуються в ізолюючих дихальних апаратах та системах регенерації повітря. Як генератори кисню в ізолюючих протигазах в основному використовуються неорганічні і органічні сполуки, які при розкладі виділяють кисень в атомарному вигляді. З вимог, які висуваються до таких сполук, як головні можна виділити три: великий відсотковий вміст в молекулі активного кисню, тобто кисню, який може бути виділений у вільному вигляді; безпечність при використанні і прийнятну вартість. Найбільш поширені два підходи для отримання дихальної суміші при застосуванні кисневмісних речовин. Перший з них - це застосування термокаталітичного розкладу закису азоту в суміші з інертними газами (патент Российской Федерации на изобретение № 2297258 "Способ получения дыхательной смеси", МПК А62 В7/08, публ. 20.04.2006 г.). Недоліком цього підходу є використання газоподібної речовини, що викликає необхідність у додаткових балонах. Крім того, закис азоту - речовина, при розкладі якої утворюється домішок до кисню у вигляді шкідливих для організму людини оксидів азоту. Другий підхід - це застосування твердих хімічних джерел кисню. До них висуваються такі вимоги, як місткість по активному кисню, повнота використання кисневмісної речовини, достатня динаміка виділення кисню та можливість її регулювання, а також стійкість при зберіганні. Найбільш поширені з відомих твердих хімічних джерел кисню базуються на використанні гранульованого або таблетованого твердого надпероксиду калію (напр., патент РФ № 1677898 МПК А62В 19/02, 1997 г.), який має великий відсотковий вміст активного кисню. Недоліки цієї кисневмісної речовини - здатність "опливати" під дією вологи, нестійкість при зберіганні і пожежонебезпечність при випадковому пошкодженні регенеративного патрону, а також висока вартість. Регенеративні патрони з твердого суперпероксиду калію не придатні для достатньо довгого зберігання. При зберіганні сліди вологи ведуть до поступового зниження в цій речовині активного кисню. Це призводить до того, що через певний період регенеративні патрони доводиться заміняти і піддавати переспорядженню. "Опливання" під час експлуатації призводить до ізоляції внутрішніх шарів, які зменшують віддачу кисню, а потім і припиняють видавати його, що веде до погіршення динамічних показників і неповного використання кисневмісної речовини. Для усунення цього недоліку використовують структуроутворюючі компоненти: кальцію оксид (патент Франції № 2521034, МПК B01J 20/04, 1983 р., патент Франції № 2175652, МПК A62D 9/00, 1973 р.) або хризоліт (заявка ФРГ № 1546513, МПК А62В 19/00, публ. 05.06.1970 р.). Недоліком при використанні як структуроутворюючого компоненту кальцію оксиду є реакція з вологою дихання з виділенням тепла, яке розігріває дихальну суміш до некомфортного стану. Недоліком використання як структуроутворюючого компоненту хризоліту є те, що при змішуванні і подальшій обробці механічно слабкий волокнистий хризоліт руйнується, і таким чином його дрібні частки можуть потрапляти до органів дихання людини, що, враховуючи канцерогенність хризоліту, є неприпустимим. Найбільш близьким до заявленого способу отримання регенеративного продукту є регенеративний продукт для ізолюючих дихальних апаратів, який містить надпероксид калію, надпероксид натрію, а як структуроутворюючий компонент містить силікат кальцію у вигляді волокнистого матеріалу воластоніту (патент Российской Федерации на изобретением № 2335316 Регенеративный продукт для изолирующих дыхательных аппаратов", МПК A62D 9/00, публ. 10.10.2008 г.). Недоліками цього регенеративного продукту є короткий час зберігання і пожежонебезпечність. В основу корисної моделі поставлена задача створити регенеративний продукт для ізолюючих дихальних апаратів, який містить активні речовини, нанесені на структуроутворюючий компонент, зі збільшеним терміном зберігання продукту, з постійною динамікою виділення кисню при комфортній для людини температурі, з повним використанням кисневмісної речовини та зниженою пожежонебезпечністю, що забезпечує покращення експлуатаційних характеристик дихальних апаратів. Поставлена задача вирішується тим, що регенеративний продукт для ізолюючих дихальних апаратів містить кисневмісну речовину та структуроутворюючий компонент, згідно з корисною моделлю, як структуроутворюючий компонент містить спучений вермикуліт, на який способом адсорбції нанесені гідроперит як кисневмісна речовина, калію біхромат та натрію гідроксид, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: гідроперит 19,07-32,42 калію біхромат 17,31-27,01 натрію гідроксид 0,04-0,05 1 UA 75577 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 спучений вермикуліт 40,52-63,58. Суть запропонованої корисної моделі полягає в наступному. Як регенеративний продукт для ізолюючих дихальних апаратів пропонується застосовувати спучений вермикуліт, на який наносять активні речовини суміш гідропериту, калію біхромату і натрію гідроксиду. Використання як структуроутворюючого компоненту спученого вермикуліту, що має велику питому поверхню, на яку наносять способом адсорбції чистий гідроперит, калію біхромат та натрію гідроксид, забезпечує рівномірність розподілу активних речовин, доступність одночасно великої поверхні, тобто хорошу динаміку поглинання вуглекислого газу і виділення кисню та запобігає ізоляції кисневмісної речовини за рахунок "опливання". Крім того, спучений вермикуліт має деякі каталітичні властивості щодо розкладу пероксидних сполук і є безпечним для людини, що покращує експлуатаційні характеристики дихальних апаратів. Використання гідропериту (комплексу гідроген пероксиду із сечовиною) дозволяє підвищити стійкість продукту, що забезпечує збільшення терміну зберігання регенеративного продукту до кількох років. Крім того, запропонований регенеративний продукт виділяє активний кисень лише при нагріванні, при потраплянні на горючі речовини не викликає пожежі, а з відновниками реагує лише в розчинах. З огляду на те, що чистий гідроперит починає розкладатися при температурах 80-85 °C, додатково використовують солі металів змінної валентності, які в присутності вологи знижують цю температуру. Використання в регенеративному продукті калію біхромату та натрію гідроксиду в зазначених відсотках забезпечує виділення кисню з гідропериту при комфортній для людини температурі з визначеною динамікою. Крім того, натрій гідроксиду поглинає з продуктів дихання карбон діоксид, що також покращує експлуатаційні характеристики дихальних апаратів. Для приготування регенеративного продукту спочатку з карбаміду та гідроген пероксиду готують розчин гідропериту, до якого при постійному перемішуванні і при температурі, не більшій за 10 °C, додають розчин суміші натрію гідроксиду і калію біхромату. При певних співвідношеннях гідропериту, натрію гідроксиду і калію біхромату отриманий розчин при кімнатній температурі втрачає активний кисень повільно, концентрація цього кисню в розчині за тиждень зменшується вдвічі Зневоднена суміш при кімнатній температурі практично не розкладається. Зневоднення суміші проводять в порах спученого вермикуліту. Для цього розчин поміщають в широку ємність, поставлену до вакуумного ексикатора. В цю ж ємність поміщають марлеві мішечки з просушеним спученим вермикулітом. Мішечки накривають лійкою Бюхнера з таким розрахунком, щоб вони весь час знаходилися повністю зануреними у розчин. Ексикатор підключають до вакуумного насосу і вмикають. Після відключення ексикатора від вакуумного насоса в пори спученого вермикуліту надходить розчин суміші гідропериту з натрію гідроксидом і калію біхроматом. Цю процедуру повторюють три-чотири рази, після чого мішечки витягають з ексикатора, обмивають дистильованою водою і знов поміщають до вакуумного ексикатора, де проводять випаровування води і висушування при залишковому тиску в 1-2 мм рт. ст. Готовий продукт зберігають у запаяному вакуумованому поліетиленовому пакеті або у склянці з притертою пробкою. Спучений вермикуліт має низьку насипну масу і розвинену поверхню з великим відсотком відкритих порожнин, заповнених повітрям. Після заповнення цих порожнин розчином і видалення води суміш гідропериту з натрію гідроксидом і калію біхроматом рівномірно тонким шаром вкриває стінки порожнин. Зниження вмісту активної речовини на одиницю маси регенеративного продукту (до 40-50 %) в порівнянні з прототипом компенсується кращою динамікою при роботі, повнотою використання гідропериту і економічністю, з огляду на те, що спучений вермикуліт має ціну меншу, ніж гідроперит. Приклади виготовлення регенеративного продукту. Приклад 1 У тригорлу реакційну колбу, оснащену механічною мішалкою, крапельною лійкою та термометром, розташовану у водяній бані, поміщають 30 г твердого карбаміду. Крізь крапельну лійку при температурі 32-35 °C поступово додають 30 мл 47 %-го розчину гідроген пероксиду. Перемішування при цій температурі продовжується 20-25 хвилин, після чого температура поступово піднімається до 50-55 °C. Після 20 хвилин перемішування при цій температурі до колби додають 30 мл води і готовий розчин гідропериту охолоджують до температури 8-10 °C. В окремій колбі розчиняють 20 г натрію гідроксиду і 0,1 г калію біхромату в 80 мл води. Розчин охолоджують до 8-10 °C і при цій же температурі і перемішуванні поступово вводять до розчину гідропериту. 2 UA 75577 U 5 10 Аналіз розчину (йодометричним методом) показав вміст 4,2 % активного кисню, що відповідає 23,6 %-й концентрації гідропериту (концентрація по натрію гідроксиду 10,6 %) по калію біхромату - 0,05 %). Частка розчину, залишена для вивчення його стійкості, показала поступове падіння вмісту активного кисню до 3,6 % за 24 дня, тобто по 0,025 % за добу. Основну частину розчину поміщають до широкої хімічної склянки, яку, в свою чергу, ставлять до вакуумного ексикатора. В розчин занурюють чотири мішечки з різними фракціями висушеного і зваженого спученого вермикуліту, які накривають лійкою Бюхнера з таким розрахунком, щоб вони весь час були вкриті рідиною. Ексикатор підклюють до вакуумного насоса і повітря відкачують протягом 30 хвилин при залишковому тиску в 10-15 мм рт. ст. Після цього кран ексикатора перекривають, вакуум відключають і в ексикатор обережно впускають повітря. Операція відкачка - впуск повітря повторюється ще три рази. Після цього мішечки витягають, обмивають дистильованою водою і поміщають до сухого вакуумного ексикатора. Сушіння проводиться шляхом відкачки парів води при кімнатній температурі і залишковому тиску 1-2 мм рт. ст. Отримані результати наведено нижче в табл. 1. 15 Таблиця 1 № зразка 1 2 3 4 20 25 30 Фракція вермикуліту, мм 0,5-1 1-2 3-4 5-6 Маса сухого зразка до Маса просоченого просочування, г висушеного зразка, г 4,23 5,93 5,01 7,26 3,99 5,61 4,78 7,28 і Адсорбовано, г/% 1,70/40,3 2,24/44,7 1,62/40,6 2,50/52,4 Приклад 2 У тригорлу реакційну колбу, оснащену механічною мішалкою, крапельною лійкою та термометром, розташовану у водяній бані, поміщають 20 г твердого карбаміду. Крізь крапельну лійку при температурі 32-35 °C поступово додають 20 мл 47 %-го розчину гідрогенпероксиду. Перемішування при цій температурі продовжується 20-25 хвилин, після чого температура поступово піднімається до 50-55 °C. Після 20 хвилин перемішування при цій температурі до колби додають 20 мл води і готовий розчин гідропериту охолоджують до температури 8-10 °C. В окремій колбі розчиняють 7 г натрію гідроксиду і 0,1 г калію біхромату в 53 мл води. Розчин охолоджують до 8-10 °C і при цій же температурі і перемішуванні поступово вводять до розчину гідропериту. Аналіз розчину (йодометричним методом) показав вміст 4,1 % активного кисню, що відповідає 23 %-й концентрації гідропериту (концентрація по натрію гідроксиду 10,6 %) по калію біхромату - 0,06 %). Частка розчину, залишена для вивчення його стійкості, показала поступове падіння вмісту активного кисню до 3,5 % за 24 дня, тобто по 0,025 % за добу. Просочення і висушування зразків вермикуліту проводяться аналогічно прикладу 1. Отримані результати наведено нижче в табл. 2. 35 Таблиця 2 № зразка 1 2 3 4 40 Фракція Маса сухого зразка до Маса просоченого Вермікуліту, мм просочування, г висушеного зразка, г 0,5-1 3,97 6,92 1-2 2,63 4,48 3-4 2,18 3,84 5-6 3,98 8,52 і Адсорбовано, г/% 2,95/42,6 1,85/41,4 1,66/43,2 4,54/53,3 Приклад 3. У тригорлу реакційну колбу за прикладами 1, 2 поміщають 40 г твердого карбаміду. Аналогічно прикладам 1, 2 поступово додають 40 мл 47 %-го розчину гідрогенпероксиду. Перемішування при цій температурі продовжують 20-25 хвилин, після чого температура поступово піднімається до 50-55 °C. Після 20 хвилин перемішування при цій температурі до колби додають 40 мл води і готовий розчин гідропериту охолоджують до температури 8-10 °C. 3 UA 75577 U 5 В окремій колбі розчиняють 14 г натрію гідроксиду і 0,1 г, калію біхромату в 106 мл води. Розчин охолоджують до 8-10 °C і при цій же температурі і перемішуванні поступово вводять до розчину гідропериту. Аналіз розчину (йодометричним методом) показав вміст 4,6 % активного кисню, що відповідає 25 %-й концентрації гідропериту (концентрація по натрію гідроксиду 10,6 %) по калію біхромату - 0,04 %). Частка розчину, залишена для вивчення його стійкості, показала поступове падіння вмісту активного кисню до 3,4 % за 24 дня, тобто по 0,05 % за добу. Просочення і висушування зразків вермикуліту проводяться аналогічно прикладу 1. Отримані результати наведено нижче в табл. 3. 10 Таблиця 3 № зразка 1 2 3 4 15 Фракція вермикуліту, мм 0,5-1 1-2 3-4 5-6 Маса сухого зразка до Маса просоченого просочування, г висушеного зразка, г 4,91 8,24 3,86 6,78 3,08 5,73 3,19 6,94 і Адсорбовано, г/% 3,33/40,4 2,92/40,3 2,65/46,2 3,75/54,1 Для дослідження стабільності отриманих регенеративних продуктів при зберіганні у сухому вигляді (у склянці з притертою пробкою) було відібрано по одній з фракцій кожного прикладу для аналізу на зміну активного кисню (йодометрією) протягом двох місяців. Отримані результати наведено нижче в табл. 4. Зміна вмісту активного кисню (%) у регенеративному продукті при зберіганні у герметичній ємності 20 Таблиця 4 Зразок Час від початку досліджень, діб 0 15 30 3,52 3,45 3,39 3,48 3,42 3,37 3,64 3,56 3,49 Приклад 1, фракція 1 Приклад 2, фракція 2 Приклад 3, фракція 4 25 45 3,33 3,33 3,43 60 3,29 3,28 3,39 Динаміку розкладу (виділення активного кисню) вивчали шляхом нагрівання зволожених зразків при різних температурах. Зміна вмісту активного кисню (%) при нагріванні зволоженого регенеративного продукту (див. табл. 5). Таблиця 5 Зразок Приклад 1, фракція 2 Приклад 2, фракція 3 Приклад 3, фракція 1 30 Температура, °C 20 30 20 30 20 30 Час від початку дослідження, хв. 0 2 4 6 3,51 2,36 1,54 0,92 3,51 1,86 0,78 0,09 3,59 2,39 1,52 0,93 3,59 1,88 0,80 0,09 3,48 2,35 1,53 0,90 3,48 1,87 1,54 0,09 8 0,47 0,08 0,47 0,08 0,48 0,08 10 0,10 0,08 0,10 0,08 0,10 0,08 Створений регенеративний продукт дає можливість отримати технічний результат, який полягає в збільшені терміну зберігання продукту, постійній динаміці виділення кисню при комфортній для людини температурі, повному використанні кисневмісної речовини та зниженні пожежонебезпечності, що забезпечує покращення експлуатаційних характеристик дихальних апаратів. 4 UA 75577 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Регенеративний продукт для ізолюючих дихальних апаратів, що містить кисневмісну речовину та структуроутворюючий компонент, який відрізняється тим, що як структуроутворюючий компонент містить спучений вермикуліт, на який способом адсорбції нанесені гідроперит як кисневмісна речовина, калію біхромат та натрію гідроксид, при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: гідроперит 19,07-32,42 калію біхромат 17,31-27,01 натрію гідроксид 0,04-0,05 спучений вермикуліт 40,52-63,58. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюRegenerative product for self-contained breathing apparatus
Автори англійськоюYelahin Heorhii Ivanovych, Kryshtal Mykola Andriiovych, Androschuk Oleksandr Vasyliovych, Scherbyna Viktor Serhiiovych
Назва патенту російськоюРегенеративный продукт для изолирующих дыхательных аппаратов
Автори російськоюЕлагин Георгий Иванович, Крышталь Николай Андреевич, Андрощук Александр Васильевич, Щербина Виктор Сергеевич
МПК / Мітки
МПК: A62D 9/00
Мітки: ізолюючих, продукт, апаратів, регенеративний, дихальних
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/7-75577-regenerativnijj-produkt-dlya-izolyuyuchikh-dikhalnikh-aparativ.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Регенеративний продукт для ізолюючих дихальних апаратів</a>
Попередній патент: Апарат псевдозрідженого шару
Наступний патент: Регенеративний продукт для ізолюючих дихальних апаратів
Випадковий патент: Спосіб одержання галію високої чистоти електрохімічним рафінуванням та його апаратурне оформлення