專利名稱：一種氧氣發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種簡(jiǎn)便的制備氧氣的裝置和其中所用的催化劑及其制備方法。
眾所周知，不論工業(yè)或醫(yī)療中使用的氧氣皆貯存在鋼瓶中備用，但這為其普遍應(yīng)用，特別是用于個(gè)人的醫(yī)療目的或急救用途方面有很多不利和不方便之處。為此，促使人們研制價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便、使用方便安全并可隨意移動(dòng)或者可隨身攜帶的氧氣發(fā)生裝置。針對(duì)上述情形雖有一些有關(guān)的專利或?qū)＠暾?qǐng)，例如，美國(guó)專利4，548.730(1985);日本的公開(kāi)專利申請(qǐng)，昭61-227903(1986);昭62-127067(1987)。但仍都不夠理想，尤其是結(jié)構(gòu)上較復(fù)雜、工藝要求較高及一些其他尚需改進(jìn)之處。
本發(fā)明的目的是制造一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、制造容易、使用方便安全并可隨意控制的氧氣發(fā)生裝置。
制備氧氣的最簡(jiǎn)便的方法是使過(guò)氧化物分解產(chǎn)生氧，問(wèn)題的關(guān)鍵是通過(guò)何種設(shè)備和方式使反應(yīng)實(shí)現(xiàn)，并得到合乎國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的氧氣。
本發(fā)明裝置中使用過(guò)氧化氫水溶液為可產(chǎn)生氧氣的物質(zhì)，使之在載體催化劑的作用下迅速地完全分解產(chǎn)生氧。這是一放熱反應(yīng)，在本發(fā)明中采用把過(guò)氧化氫水溶液滴加到催化劑上以控制滴加速度的方法避免了其在分解時(shí)產(chǎn)生過(guò)高的熱量，同時(shí)為了防止可能有過(guò)氧化氫隨氧流出，使用分解過(guò)氧化氫的載體催化劑作氧氣的凈化劑，消除可能混入氧中的過(guò)氧化氫，保證了制得的氧氣的純度和其適合人的給氧要求。這就使最普通而又價(jià)格較低的過(guò)氧化氫水溶液可作為本發(fā)明裝置中的主要原料，大大降低了使用成本，有利于廣泛使用。同時(shí)由于本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，重量輕、其幾何形狀和尺寸大小可隨用途不同而異，并可制成固定型、移動(dòng)型、便攜式等各種類型，便于在任何場(chǎng)所和環(huán)境以及各種需要氧氣的情況下使用。
本發(fā)明裝置的組成至少包括外殼，其上部有氣體排出指示裝置，該裝置的上部有氧氣出口，下部有導(dǎo)管與殼內(nèi)上部的洗滌氣體的液體容器相通，在其下方有存放可產(chǎn)生氧氣的物質(zhì)的貯存器，其上部有物料進(jìn)口和密封蓋，貯存器下方有其中的物質(zhì)與催化劑接觸可產(chǎn)生氧氣的反應(yīng)室，其中放有載體催化劑，該室上部有導(dǎo)管和閥門在貯存器的下部與之相通，經(jīng)由該導(dǎo)管和閥門可使貯存器中的物質(zhì)滴到催化劑上，反應(yīng)室的上部有氧氣出口，該出口與洗氣液體容器之間有氧氣凈化過(guò)濾裝置，其中裝有凈化劑并與所述容器相通，貯存器與反應(yīng)室之間可裝有絕熱物或有散熱設(shè)施，二者之間有內(nèi)部壓力平衡裝置，反應(yīng)室下部有物料出口和閥門，外殼頂部有保護(hù)帽，側(cè)面可有把手或攜帶扣環(huán)等設(shè)備。該裝置可由塑料、金屬或玻璃等材料制成。此裝置的縱剖面如示意圖所示。
本發(fā)明裝置中的氣體洗滌液用水?？僧a(chǎn)生氧氣的物質(zhì)采用大于20%(重量)的過(guò)氧化氫水溶液，可使用化學(xué)純的30%或更高濃度的過(guò)氧化氫水溶液或其稀釋液。反應(yīng)室內(nèi)放置的載體催化劑為過(guò)渡金屬如錳(Ⅳ)、鐵(Ⅲ)和鈷(Ⅲ)的氧化物負(fù)載在載體，例如等量水泥和細(xì)砂(30-50目)的混合物、氧化硅、氧化鋁、粘土或分子篩(如4A，5A)上的載體催化劑。上述活性組分的重量比為(50-45)∶(7-5)∶1，活性組分與載體的重量比為1∶1-2，以1∶1.5為最好。
所述催化劑的制備方法是在室溫將上述金屬的低價(jià)氯化物或硫酸鹽按以上比例溶于水中，加堿如氫氧化鈉使水溶液PH大于或等于8(若加入硅酸鈉則不加氫氧化鈉)，加入氧化劑(H2O2或KMnO4)放置陳化，傾去清液，加入載體，例如等量的水泥和細(xì)砂(30-50目)的混合物，粘土、分子篩(4A或5A)或氧化鋁，攪拌均勻、成型(可成型為粒狀、片狀、圓柱體、條狀或其他形狀，也可以是無(wú)定形的)，烘干，于200-300℃，最好于250-300℃焙燒30-60分鐘，最好30-40分鐘。若用硅酸鈉則不再加入載體。其他步驟如上所述。如此制得的載體催化劑強(qiáng)度好，活性高，在本發(fā)明裝置中可以長(zhǎng)期使用不必再生。
如上所述，凈化劑選用反應(yīng)室中所用的載體催化劑與活性炭的混合物，二者之比為4∶1-2。通過(guò)本發(fā)明裝置制得的氧純度甚高(大于99.75%)符合人的給氧要求，同時(shí)制氧過(guò)程可以連續(xù)、可調(diào)節(jié)、并可隨時(shí)終止，使用極為方便。
對(duì)本發(fā)明裝置的任何改變對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)講是顯而易見(jiàn)的，并且都屬于本發(fā)明的思想范圍。為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明列舉以下實(shí)施例，但非以此限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1 單一型裝置裝置如

圖1所示，5的容積約270ml，裝入250ml的30%H2O2，8的容積約300ml，其中放入催化劑3-5克，4的容積約50ml，其中加入水25ml，12中加入催化劑4克，活性炭1克，殼內(nèi)導(dǎo)氣管用內(nèi)徑為1mm的聚乙烯軟管。在上述條件下，開(kāi)啟閥門，即可產(chǎn)生氧氣，其流量可連續(xù)調(diào)節(jié)，最大流量為500-600ml/分，總氧氣發(fā)生量為30升。關(guān)閉閥門反應(yīng)終止。除外殼采用聚氯乙烯外，里面容器均可采用聚乙烯或聚丙烯制成。
實(shí)施例2 復(fù)合式裝置將實(shí)施例1中的裝置幾個(gè)并聯(lián)使用，便可得到最大氣流量為1升/分、1.5升/分、2升/分……等大氣流的供氧裝置。也可以用一個(gè)較大的產(chǎn)生氧氣物質(zhì)的貯存器，下接多個(gè)反應(yīng)室的大流量供氧裝置。
實(shí)施例3 催化劑的制法方法1稱取1000克Na2SiO3·9H2O(或用相當(dāng)量的水玻璃)加水溶解，得溶液(1)，稱460克MnCl2·4H2O、50克FeCl3·6H2O和10克CoCl2·6H2O加水溶解，得溶液(2)，在不斷攪拌下將(2)倒入(1)中，攪勻。滴加約100毫升30%H2O2，再滴加6NHCl使PH接近8，放置、過(guò)濾、抽干、成型(條狀或塊狀)，烘干，在250-300℃焙燒半小時(shí)左右即得。
方法2稱取450克MnCl2·4H2O、50克FeCl3·6H2O、10克CoCl2·6H2O加水溶解，加入NaOH溶液使PH在8-10，在不斷攪拌下慢慢滴加30%H2O2(約100毫升)，放置陳化，傾去清液，加入200克水泥和200克細(xì)砂(30-50目)攪勻，成型，涼干，在250-300℃焙燒半小時(shí)即得。
附圖簡(jiǎn)介氧氣發(fā)生裝置縱剖面示意圖1 外殼2 氣體排出指示裝置3 氧氣出口4 洗氣液容器5 可產(chǎn)生氧氣物質(zhì)的貯存器6 進(jìn)料口7 密封蓋8 反應(yīng)室9 液體導(dǎo)管10 閥門
11 氧氣出口12 凈化過(guò)濾裝置13 絕熱或散熱物14 壓力平衡裝置(圖中未示出)15 出料口16 密封塞17 保護(hù)帽18 催化劑
權(quán)利要求
1.一種氧氣發(fā)生裝置，其特征在于，所述裝置的組成至少包括外殼1，在1的上部有氣體排出指示裝置2，其上部有出氣口3，下部有導(dǎo)管與殼內(nèi)的洗滌氣體的液體容器4相通，在4的下方有存放可產(chǎn)生氧氣的物質(zhì)的貯存器5，其上部有物料進(jìn)口6及其密封蓋7，在5的下方有含氧物質(zhì)與催化劑接觸可產(chǎn)生氧氣的反應(yīng)室8，其中放有載體催化劑，其上部有導(dǎo)管9，管中有閥門10，由該管在5的下部與之相通，經(jīng)由9、10可使5中的物質(zhì)滴到催化劑上，8的上部有氧氣出口11，11與4之間有氧氣凈化過(guò)濾裝置12，其中裝有凈化劑，并與4相通，5、8之間可有絕熱物質(zhì)或散熱設(shè)施13，5、8之間有內(nèi)部壓力平衡裝置14，8的下部有物料出口15和閥門16，外殼頂部有保護(hù)帽17，側(cè)面可裝有把手或攜帶扣環(huán)，該裝置可由塑料、金屬、玻璃材料制成，其形狀、尺寸大小皆可根據(jù)需要確定。
2.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，所述的可產(chǎn)生氧氣的物質(zhì)可選用大于20%(重量)的過(guò)氧化氫水溶液，洗滌氣體的液體可用水，8中的載體催化劑為過(guò)渡金屬氧化物，如錳(Ⅳ)、鐵(Ⅲ)和鈷(Ⅲ)的氧化物負(fù)載于載體，例如等量的水泥和細(xì)砂(30-50目)的混合物、氧化硅、氧化鋁或粘土上的載體催化劑，凈化劑選用相應(yīng)的催化劑與活性炭的混合物(4∶1-2)。
3.按照權(quán)利要求2的裝置，其特征在于，所述的可產(chǎn)生氧氣的物質(zhì)為30%(重量)的過(guò)氧化氫水溶液，催化劑為錳(Ⅳ)、鐵(Ⅲ)和鈷(Ⅲ)的氧化物負(fù)載于等量的水泥和細(xì)砂(30-50目)的混合物上的載體催化劑。
4.權(quán)利要求2中所述的催化劑，其特征在于，所述載體催化劑的活性組分為過(guò)渡金屬錳(Ⅳ)、鐵(Ⅲ)和鈷(Ⅲ)的氧化物，它們的重量比為(50-45)∶(7-5)∶1，載體可選用水泥和細(xì)砂(30-50目)的混合物、氧化硅、氧化鋁或粘土，活性組分與載體之比為1∶1-2，以1∶1-1.5為最好。
5.權(quán)利要求4中的催化劑的制備方法，其特征在于，于室溫按所述重量比將Mn++、Fe++和Co++的氯化物或硫酸鹽和硅酸鈉溶于水中，滴入氧化劑(H2O2或KMnO4)再用1∶1鹽酸將溶液的PH調(diào)至8，攪拌30分鐘后，陳化半小時(shí)，過(guò)濾、抽干，成型(粒狀、片狀、條狀或無(wú)定型的)烘干，于200-300℃，最好250-300℃，焙燒20-60分鐘，最好30-40分鐘。
6.按照權(quán)利要求5的方法，其特征在于，在制備中只不加硅酸鈉，加氫氧化鈉使水溶液的PH為8-10，滴入30%的過(guò)氧化氫水溶液，放置陳化，傾去清液加入等量的水泥和細(xì)砂(30-50目)攪勻、成型涼干，于250-300℃焙燒半小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)生氧氣的裝置和其中所用催化劑及其制備方法。本發(fā)明裝置的主要組成部分包括可產(chǎn)生氧氣的物質(zhì)的貯存器和上述物質(zhì)與催化劑接觸產(chǎn)生氧的反應(yīng)室，以及氧氣的純化過(guò)濾裝置等?？僧a(chǎn)生氧的物質(zhì)為過(guò)氧化氫水溶液。過(guò)度金屬氧化物負(fù)載在載體上作催化劑。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便，可制成各種形式，例如可隨身攜帶的便攜式。制氧過(guò)程可連續(xù)、可調(diào)節(jié)并可隨時(shí)終止，使用方便安全。適于家庭、醫(yī)院、野外等急救給氧。
文檔編號(hào)C01B13/02GK1049137SQ89106479
公開(kāi)日1991年2月13日 申請(qǐng)日期1989年8月25日 優(yōu)先權(quán)日1989年8月25日
發(fā)明者慈云祥, 岳載, 孫淑聲, 常文保, 劉兆蘭 申請(qǐng)人:北京大學(xué)