一種低流阻的二氧化碳吸收劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于密閉空間空氣凈化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及應(yīng)用于航天服內(nèi)乘員呼出二氧 化碳的去除的二氧化碳吸收劑，也可用于消防、潛艇、地下坑道等密閉空間內(nèi)二氧化碳的去 除。
【背景技術(shù)】
[0002] 航天員在執(zhí)行艙外任務(wù)時，需要保證航天服內(nèi)乘員代謝產(chǎn)生的二氧化碳（CO2)濃 度控制在允許的范圍內(nèi)，凈化裝置是實現(xiàn)控制CO2濃度的功能主體，主要依靠凈化裝置內(nèi)裝 填的二氧化碳吸收劑來吸收控制CO2的濃度，以保障航天員生命安全和身體健康。
[0003] 航天服凈化裝置內(nèi)裝填的二氧化碳吸收劑主要為氫氧化鋰材料，通常航天員在執(zhí) 行艙外活動時每小時約產(chǎn)生92. 7g CO2，若按IOh的艙外活動時間計算，則產(chǎn)生的CO2總量 為927g。要吸收掉927g CO2，需要的LiOH量為1011 g。通常LiOH的利用率只有70%左 右，故預(yù)計實際需要LiOH總量約1440g。如此大量的LiOH若采用顆粒物裝填形式，其氣流 阻力將是難以克服的，而采用蜂窩狀藥盤裝填形式，則能很好的解決上述問題。
[0004] 目前我國的航天服凈化裝置去除CO2采用的是顆粒狀LiOH，其裝填密度低，呼吸阻 力大，限制了航天員的艙外活動時間，如我國的飛天航天服只能保證航天員4個多小時的 艙外活動時間。采用蜂窩狀CO2吸收劑藥盤則可極大地降低航天員在艙外活動時的呼吸阻 力，并大大的延長航天員的艙外活動時間，為下一步我國空間站的建設(shè)提供技術(shù)支持。
[0005] 我國消防用自給閉路式壓縮氧氣呼吸器目前對CO2的清除主要采用的是顆粒狀的 堿石灰，如工作時間為4h的氧氣呼吸器裝填堿石灰的質(zhì)量約為2. lkg。若采用低流阻的二 氧化碳吸收劑則可以極大地減小凈化裝置的重量，并降低消防員的呼吸阻力。
[0006] 我國潛艇密封艙室內(nèi)對CO2的清除目前主要采用顆粒狀氫氧化鋰，這種二氧化碳 吸收劑結(jié)構(gòu)松散，易漂浮到空氣中對艙室內(nèi)的空氣造成二次污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種低流阻的二氧化碳吸收劑。
[0008] 本發(fā)明還提供上述低流阻的二氧化碳吸收劑的制備方法。
[0009] 本發(fā)明的技術(shù)方案是由如下質(zhì)量百分含量的配比組分壓制成的蜂窩狀CO2吸收劑 藥盤： 85%~99%的氫氧化鋰、0%~5%的氫氧化鈉、0%~5%的氫氧化鈣和1 %~5%的粘 結(jié)劑，本發(fā)明所述粘結(jié)劑為羧甲基纖維素鈉。
[0010] 本發(fā)明所述蜂窩狀CO2吸收劑藥盤為圓柱形藥盤，在圓柱形藥盤中有多個貫通的 蜂窩孔，所述蜂窩孔的直徑為I. 0~5. 0mm，蜂窩孔的密度1~5個/cm2。
[0011] 本發(fā)明所述蜂窩狀CO2吸收劑藥盤直徑為100~120mm、高為30~50mm。
[0012] 本發(fā)明所述蜂窩狀CO2吸收劑藥盤密度為0. 70~0. 95g/cm3。
[0013] 本發(fā)明的制備方法為采用模具先將按配比混合均勻的原料壓制成密實的藥餅后， 再在藥餅上用相應(yīng)尺寸的鉆頭均勻地打出要求的孔數(shù)，此成型方式適合制作高密度和高抗 壓強度但CO2吸收效率稍低的蜂窩狀CO2吸收劑藥盤。
[0014] 本發(fā)明的制備方法為采用帶有與設(shè)計孔數(shù)相等的插芯模具直接將按配比混合均 勻的原料一次壓制成蜂窩狀CO2吸收劑藥盤，此成型方式適合制作密度較低和抗壓強度稍 低但CO2吸收效率較高的蜂窩狀CO2吸收劑藥盤。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的多孔的蜂窩狀結(jié)構(gòu)可極大的降低空氣循環(huán)回路中氣流 的阻力，如在某二氧化碳凈化裝置中應(yīng)用時，與顆粒狀二氧化碳吸收劑相比，流阻從600Pa 左右顯著下降到250Pa左右。本發(fā)明蜂窩狀吸收劑具有一定的結(jié)構(gòu)強度，其軸向抗壓強度 彡I. 5MPa，徑向抗壓強度彡0. 5MPa。該強度可確保吸收劑在工作及貯存和運輸過程中的結(jié) 構(gòu)完整性。本發(fā)明的蜂窩狀吸收劑藥盤可多塊疊裝在一起工作，從而大大延長工作時間。如 多塊直徑約（100~120) mm、高約（30~50) mm的蜂窩狀二氧化碳吸收劑藥盤裝填入某二 氧化碳凈化裝置中供單人使用時，可保證IOh以上的工作時間。
【附圖說明】
[0016] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖2是圖1的俯視圖。
【具體實施方式】
[0018] 圖1、圖2中，用本發(fā)明低流阻的二氧化碳吸收劑制成蜂窩狀CO2吸收劑藥盤1，1為 圓柱形藥盤，在圓柱形藥盤中有多個貫通的蜂窩孔2,所述蜂窩孔2的直徑為I. 0~5. Omm, 蜂窩孔2的密度1~5個/cm2。
[0019] 實施例1-5 下面以第一種二氧化碳吸收劑成型方式為例來說明。
[0020] 本實施例1-5所采用的壓藥配方組成見下表1。
[0021] 表1壓藥配方組成
設(shè)計未打孔藥盤的重量為360g，依據(jù)壓制藥盤的數(shù)量確定裝藥總量后，按配方取出各 組份的質(zhì)量，然后按順序稱量出Li0H、Na0H Xa(OH)2和羧甲基纖維素鈉等原材料。將稱量 好的各組份放入多向運動混合機中混合均勻后，再將混合好的物料分稱為360g/份，并填 入到壓藥模具的模腔內(nèi)。將模具放在四柱液壓機的操作臺上，在5~12MPa的壓力下，將模 具上沖頭壓制到位并保持1~2min后，脫模即得到不帶孔的吸收劑藥餅。然后將吸收劑藥 餅套入打孔工裝內(nèi)，再一起放到臺式鉆床上，選用合適的鉆頭，將鉆床轉(zhuǎn)速調(diào)至合適的轉(zhuǎn)速 后，開始在吸收劑藥餅上鉆孔。鉆完孔后即得到蜂窩狀低流阻的二氧化碳吸收劑藥盤。
[0022] 采用上述方法制得了一種直徑約120mm、高30 mm、孔徑3mm的二氧化碳吸收劑藥 盤，藥盤的里氏硬度彡180,軸向抗壓強度彡0. 7MPa，徑向軸向抗壓強度彡2. IMPa。將多塊 二氧化碳吸收劑藥盤疊裝在一起模擬艙外航天服凈化裝置工作時，其工作時間>llh，氣流 阻力與顆粒狀二氧化碳吸收劑相比，從600Pa左右顯著下降到250Pa左右，滿足航天服凈化 裝置技術(shù)要求。
【主權(quán)項】
1. 一種低流阻的二氧化碳吸收劑，其特征在于由如下質(zhì)量百分含量的配比原料壓制成 的蜂窩狀CO2吸收劑藥盤： 85%~99%的氫氧化鋰、0%~5%的氫氧化鈉、0%~5%的氫氧化鈣和1 %~5%的粘 結(jié)劑。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化碳吸收劑，其特征在于所述粘結(jié)劑為羧甲基纖維素 鈉。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化碳吸收劑，其特征在于：所述蜂窩狀CO2吸收劑藥盤為 圓柱形藥盤，在圓柱形藥盤中有多個貫通的蜂窩孔，所述蜂窩孔的直徑為I. 〇~5.Omm,蜂 窩孔的密度1~5個/cm2。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化碳吸收劑，其特征在于：所述蜂窩狀CO2吸收劑藥盤直 徑為100~120mm、高為30~50mm。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化碳吸收劑，其特征在于：所述蜂窩狀CO2吸收劑藥盤密 度為 0? 70 ~0? 95g/cm3。6. -種權(quán)利要求1所述的二氧化碳吸收劑的制備方法，其特征在于：采用模具先將按 配比混合均勻的原料壓制成密實的藥餅后，再在藥餅上用相應(yīng)尺寸的鉆頭均勻地打出要求 的孔數(shù)。7. -種權(quán)利要求1所述的二氧化碳吸收劑的制備方法，其特征在于：采用帶有與設(shè)計 孔數(shù)相等的插芯模具直接將按配比混合均勻的原料一次壓制成蜂窩狀CO2吸收劑藥盤。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低流阻的二氧化碳吸收劑，屬于密閉空間空氣凈化技術(shù)領(lǐng)域。是由如下質(zhì)量百分含量的配比原料壓制成的蜂窩狀CO2吸收劑藥盤：85％～99％的氫氧化鋰、0％～5％的氫氧化鈉、0％～5％的氫氧化鈣和1％～5％的粘結(jié)劑。本發(fā)明的成型方式有兩種。主要應(yīng)用于航天服內(nèi)乘員呼出二氧化碳的去除，也可用于消防、潛艇、地下坑道等密閉空間內(nèi)二氧化碳的去除。本發(fā)明可極大的降低空氣循環(huán)回路中氣流的阻力，與顆粒狀二氧化碳吸收劑相比，流阻從600Pa左右顯著下降到250Pa左右。本發(fā)明其軸向抗壓強度≥1.5MPa，徑向抗壓強度≥0.5MPa。本發(fā)明可多塊疊裝在一起工作，從而大大延長工作時間。
【IPC分類】B01D53/14, B01D53/81, B01D53/62
【公開號】CN105214475
【申請?zhí)枴緾N201410236944
【發(fā)明人】鄧康清, 夏強, 徐浩星, 周渝淞, 劉紅, 李俊彬, 郭翔, 崔兵彥, 杜又新, 陳淑娟, 胡發(fā)靈, 牛同鋒
【申請人】湖北航天化學(xué)技術(shù)研究所
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2014年5月30日