本发明涉及正压式氧气呼吸机,尤其涉及一种基于液态有机胺的co2处理方法及吸收装置。
背景技术:
1、正压式氧气呼吸器主要是为矿山救护队员或消防指战员在从事抢险救灾和处理事故时使用,也可用于国防、化工、核工业、石油、冶隧道等部门经过专门培训的人员在有毒有害及缺氧环境中使用,是一种个体呼吸防护装备。空气中co2含量不超过0.04%,人体呼出的co2浓度约4%,且在密闭环境中会持续积累。当co2含量为1%~2%时不会引起呼吸情况的显著变化;当co2含量达到4%~5%时,会引起耳鸣、太阳穴跳动;当co2含量达到8%时,就会引起严重头疼、头晕;当co2含量达到10%时,则会使人失去知觉,甚至致死。因此,作为隔绝式正压氧气呼吸器中的一个重要组成模块,co2吸收罐的处理能力直接关系到隔绝式正压氧气呼吸器的整体性能。
2、现阶段,正压式氧气呼吸器主要采用co2吸收剂对co2进行处理,且均为固体碱性物质,包括钙石灰和钠石灰,通常为粒度均匀的球形、半球形和柱状颗粒。co2吸收剂装填在截面为椭圆形的柱状罐体内,上下用多孔板支撑,同时采用海棉类物质填充以减少粉尘进入气囊或呼吸通道。这种结构和化学物质吸收剂在应急救援方面为减少人员伤亡做出了重要贡献。
3、然而目前公知的隔绝式正压氧气呼吸器及使用的钙石灰和钠石灰等co2吸收剂存在如下缺点:(1)吸收剂易与空气中co2反应导致失效;(2)在使用过程中释放大量的热量,对后续人体呼吸造成不利影响,容易产生呼吸道灼伤;(3)吸收剂更换过程操作复杂;(4)使用过程易扬起碱性粉尘;(5)co2气体通常优先从位阻较小的颗粒缝隙中流通,形成固定气流通道,导致部分吸收剂未发挥作用,总体吸收效率降低;(6)二氧化碳与钙石灰或钠石灰反应后,会在表面形成致密盐层,导致中心钙石灰或钠石灰无法与co2气体接触,吸收效率低下;(7)为保证使用时长,通常将co2吸收剂的用量装配至理论用量的10~20倍,造成吸收剂大量浪费的同时,增大了吸收罐体积与重量,增加使用者的负重,影响用户体验和救援效率;(8)出于安全考虑,呼吸器启用后无论使用时间多久,下次使用前必须重新更换吸收剂,造成较高的吸收剂消耗量。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题,本发明提供一种基于液态有机胺的co2处理方法及吸收装置。采用基于液态有机胺吸收剂和mofs膜相结合的组合策略,提出的新型co2化学处理方法和装置能够消除各种不利影响,提高处理效率,同时降低co2吸收罐的重量和体积。
2、第一方面,本发明提供一种基于液态有机胺的co2吸收装置,包括:外壳、有机胺吸收液、管道,以及位于所述外壳盒体底部的进气口和位于所述外壳盒体顶部的出气口;所述有机胺吸收液填充于所述管道与所述外壳内壁之间的空隙中,所述进气口与所述管道的一端相连,所述出气口与所述管道的另一端相连,所述管道上设有气体分离膜。
3、作为优选,所述管道由气体分离膜与硬质塑料间隔排布;优选的,所述气体分离膜镶嵌于硬质塑料之中。
4、进一步优选,所述硬质塑料为聚乙烯、聚苯乙烯、聚苯乙烯或环氧树脂。
5、作为优选,所述进气口和所述出气口设有密封接头;所述进气口用于与呼吸面罩管路对接,所述出气口用于与气囊对接。
6、作为优选,所述有机胺吸收液采用含有包括羟基、氨基和羧基的亲co2分子的化学基团的有机胺;所述有机胺的分子量为41~382。
7、优选的,所述有机胺吸收液为二乙烯三胺与五甲基二乙烯三胺两相体系,二乙烯三胺与五甲基二乙烯三胺的摩尔比为1~10:1。
8、进一步优选,所述气体分离膜为mofs膜;所述气体分离膜对co2气体的选择性≥95%,所述mofs膜为聚酰胺滤膜、聚砜滤膜、聚醚聚酮滤膜中的一种或多种。
9、进一步优选,所述管道为螺旋状,螺旋状管道的外径为所在外壳内径的85%~95%,螺旋管的外径为5~10mm,螺旋管的圈数为5~10圈;和/或,所述管道与所述外壳之间的空隙宽度为4~10mm。
10、进一步优选,所述co2吸收装置在40min内保持co2含量为0.5%以下。
11、第二方面,本发明提供一种基于液态有机胺的co2处理方法,采用上述的基于液态有机胺的co2吸收装置。
12、本发明的有益效果至少在于:本发明采用液态有机胺与mofs多孔分离膜相结合的方法,与传统的钠石灰和碱石灰的化学处理方法相比,避免了变质、高温、扬尘、更换物料繁琐、固定通道、致密盐层、物料过度消耗、体积大、重量高等问题,副作用得到抑制,吸收效率提高,具有高安全性、高可靠性和环境友好优势。此外,液态有机胺和分离膜消耗量小,降低了co2吸收器的重量和体积。
1.一种基于液态有机胺的co2吸收装置,其特征在于,包括:外壳、有机胺吸收液、管道,以及位于所述外壳盒体底部的进气口和位于所述外壳盒体顶部的出气口;所述有机胺吸收液填充于所述管道与所述外壳内壁之间的空隙中,所述进气口与所述管道的一端相连,所述出气口与所述管道的另一端相连,所述管道上设有气体分离膜。
2.根据权利要求1所述的基于液态有机胺的co2吸收装置,其特征在于,所述管道由气体分离膜与硬质塑料间隔排布;所述气体分离膜镶嵌于硬质塑料之中。
3.根据权利要求2所述的基于液态有机胺的co2吸收装置,其特征在于,所述硬质塑料为聚乙烯、聚苯乙烯、聚苯乙烯或环氧树脂。
4.根据权利要求1所述的基于液态有机胺的co2吸收装置,其特征在于,所述进气口和所述出气口设有密封接头;所述进气口用于与呼吸面罩管路对接,所述出气口用于与气囊对接。
5.根据权利要求1所述的基于液态有机胺的co2吸收装置,其特征在于,所述有机胺吸收液采用含有包括羟基、氨基和羧基的亲co2分子的化学基团的有机胺;所述有机胺的分子量为41~382。
6.根据权利要求5所述的基于液态有机胺的co2吸收装置,其特征在于,所述有机胺吸收液为二乙烯三胺与五甲基二乙烯三胺两相体系,二乙烯三胺与五甲基二乙烯三胺的摩尔比为1~10:1。
7.根据权利要求1-6任一项所述的基于液态有机胺的co2吸收装置,其特征在于,所述气体分离膜为mofs膜;所述气体分离膜对co2气体的选择性≥95%,所述mofs膜为聚酰胺滤膜、聚砜滤膜、聚醚聚酮滤膜中的一种或多种。
8.根据权利要求1-6任一项所述的基于液态有机胺的co2吸收装置,其特征在于,所述管道为螺旋状,螺旋状管道的外径为所在外壳内径的85%~95%,螺旋管的外径为5~10mm,螺旋管的圈数为5~10圈;和/或,所述管道与所述外壳之间的空隙宽度为4~10mm。
9.根据权利要求1-6任一项所述的基于液态有机胺的co2吸收装置,其特征在于,所述co2吸收装置在40min内保持co2含量为0.5%以下。
10.一种基于液态有机胺的co2处理方法,其特征在于,采用权利要求1-9任一项所述的基于液态有机胺的co2吸收装置。
