CC BY
63
УДК 614.89 (045)
ТЕХНОЛОГИЯ И АППАРАТУРНОЕ ОФОРМЛЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВА РЕГЕНЕРАТИВНЫХ ПРОДУКТОВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ И СРЕДСТВ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ
Н.Ф. Гладышев1, С.И. Дворецкий2, С.Б. Путин1
ОАО «Корпорация «Росхимзащита» (1); кафедра «Технологическое оборудование и пищевые технологии» ТГТУ (2)
Представлена членом редколлегии профессором В.И. Коноваловым Реферат препринта № 17
Ключевые слова и фразы: диоксид углерода; дипероксогидрат перокси-да калия; изолирующий дыхательный аппарат (самоспасатель); кинетика сорбции; надперекись калия; пероксосоединения; регенеративный продукт на матрице.
Аннотация: Разработана новая технология получения регенеративного продукта - надпероксида калия - пропиткой пористой матрицы щелочным раствором пероксида водорода с последующим ее обезвоживанием. Исследована кинетика сорбции диоксида углерода надпероксидом калия на пористой матрице. Показано, что регенеративный продукт на матрице имеет лучшие сорбционные характеристики по сравнению с серийно выпускаемыми. С использованием полученного регенеративного продукта разработаны облегченные варианты конструкций самоспасателей, соответствующие международным стандартам.
В препринте обобщен и систематизирован комплекс исследований, выполненных в ОАО «Корпорация «Росхимзащита» и Научно-образовательном центре «ТГТУ - ТамбовНИХИ» по созданию новых образцов средств регенерации воздуха для индивидуальной защиты населения от неблагоприятных, опасных и угрожающих для здоровья и жизни факторов.
Дается анализ основных тенденций в разработке индивидуальных средств защиты с автономным химическим источником кислорода и химических продуктов для средств регенерации воздуха. Раскрываются главные причины перехода к новому поколению регенеративных продуктов. Представлены научно обоснованные решения проблемы повышения эффективности использования продуктов для регенерации воздуха в индивидуальных средствах защиты органов дыхания.
В целях улучшения эксплуатационных характеристик регенеративного продукта (повышение активности к диоксиду углерода, равномерное выделение активного кислорода, снижение плавкости продукта, регулируемые массогабарит-ные характеристики изделия и др.), был принят принципиально новый подход к получению регенеративного продукта. Кристаллический надпероксид калия выделяли не в свободном состоянии в виде порошка, а на поверхности и в порах индифферентной к пероксиду водорода матрице.
В качестве матрицы для нанесения щелочного раствора пероксида водорода были использованы различные по фактуре стекломатериалы (нетканый материал - иглопробивная ткань; тканые материалы, имеющие плотное и редкое переплетение из тонких и толстых крученых или некрученых стеклянных нитей).
Выполнение формовки одновременно с процессом сушки на перфорированных пластинах позволяет получать регенеративный продукт на стекловолокни-стой матрице в виде зигованных пластин.
Исследованы различные способы синтеза надпероксида калия на пористой матрице при атмосферном давлении и в вакууме с различными способами подвода энергии к образцу: радиационный, ИК-излучение, СВЧ-поле.
Разработана пилотная установка синтеза надпероксида калия на пористой матрице и отработаны технологические режимы получения готового продукта. В результате исследования хемосорбционных свойств установлено, что регенеративный продукт на матрице превосходит на 30...40 % по хемосорбционным свойствам серийные регенеративные продукты.
Исследование кинетики поглощения диоксида углерода и выделения кислорода показало, что максимумы на кривых зависимости скорости поглощения диоксида углерода и выделения кислорода не совпадают по времени. Это свидетельствует о том, что реакции поглощения диоксида углерода и выделения кислорода происходят на разных активных центрах надпероксида калия.
Вплоть до величин превращения 45.50 % кинетика поглощения диоксида углерода и выделения кислорода хорошо описывается известным в теории топо-химических реакций «уравнением сжимающейся сферы». Это свидетельствует об очень развитой поверхности кристаллов КО2 и КОН на матрице из ультратонкого стекловолокна.
Для выбора конструкционных материалов самоспасателя проведены исследования продуктов деструкции полимерных материалов при различных температурах.
Впервые в качестве оболочки регенеративного патрона применены вместо металла полимерные материалы, что позволило значительно уменьшить массу самоспасателя.
Разработаны различные конструкции самоспасателей с использованием нового регенеративного продукта. Испытания самоспасателя показали, что экспериментальный самоспасатель по своим техническим характеристикам соответствует Российским и Европейским стандартам, а по массо-габаритным характеристикам превосходит все изолирующие самоспасатели и сравним по этим характеристикам с фильтрующими самоспасателями.
Проведены исследования кинетики поглощения диоксида углерода в регенеративных патронах разработанных самоспасателей в динамических условиях пульсирующего потока газовоздушной смеси на стенде имитации дыхания человека - установке «Искусственные легкие».
Показано, что поглощение диоксида углерода в регенеративном патроне самоспасателя, работающего по маятниковой схеме дыхания, хорошо описывается в терминах модели обрывного фронта реакции поглощения адсорбтива (диоксид углерод) адсорбентом.
Для описания сорбции диоксида углерода в самоспасателе с «круговой» схемой дыхания использовались «уравнение сжимающейся сферы» и константы, полученные ранее при описании процесса сорбции диоксида углерода регенеративным продуктом. Расчетные и экспериментальные данные по кинетике сорбции диоксида углерода удовлетворительно согласуются между собой.
Technology and Equipment for Regenerative Products of New Generation and Means of Individual Protection
N.F. Gladyshev1, S.I. Dvoretsky2, S.B. Putin1
Corporation «Roskhimzashchita», Tambov (1);
Department «Technological Equipment and Advanced Technologies» TTTU (1)
Key words and phrases: carbon dioxide; isolating respiratory apparatus (self-rescuer); peroxycompounds potassium peroxide diperoxyhydrate; potassium superoxide; peroxocompounds; regenerative product on matrix; sorption kinetics.
Abstract: The new technology of production of regenerative product - potassium superoxide - by treating porous matrix with alkaline solution of hydrogen peroxide and its further dehydration is developed. Absorption kinetics of carbon dioxide by potassium superoxide on porous matrix is studied. It is shown that regenerative product on matrix has better sorption characteristics compared to stock-produced ones. Using the regenerative product we've developed lightweight self-rescuers conforming to international standards.
Technologie und Apparaturgestaltung der Produktion von Regenerativprodukten der neuen Generation und von Arbeitsschutzmitteln
Zusammenfassung: Es ist neue Technologie der Erchaltung vom Regenerativprodukt - des Kaliumhyperoxides - durch die Imprägnierung der Porösmatrize mit der Alkalilösung des Wasserstoffperoxides mit dem darauffolgenden Entwässern erarbeitet. Es ist die Sorptionskinetik des Kohlendioxides mit dem Kaliumhyperoxides auf der Porösmatrize untersucht. Es ist gezeigt, daß das Regenerativprodukt auf der Matrize die besten Sorptionscharakteristiken im Vergleich mit der Serienproduktion hat. Mit der Benutzung des erhaltenen Regenerativproduktes sind die erleichterten Modifikationen der den internationalen Standarten entsprechenden Selbstrettungsgeräte erarbeitet.
Technologie et aspect d'appareillage de la fabrication des produits de régénération de la nouvelle génération et moyens de la protection individuelle
Résumé: Est élaborée la nouvelle technologie de l'obtention du produit de régénération - surperoxyde du potassium - par la pénétration de la matrice poreuse par la solution alcaline du peroxyde de l'hydrogène avec sa déshydration suivante. Est étudiée la cinétique de la sorption du dioxyde de l'hydrogène par le surperoxyde du potassium sur la matrice poreuse. Est montré que le produit régénéré sur la matrice a les meilleures caractéristiques en comparaison avec celles des produits en série. Avec l'utilisation du produit régénéré obtenu sont élaborées les variantes simplifiées de la construction des autosauveurs correspodant aux normes internationales.
