RU2598481C1 - Method of producing chemical carbon dioxide absorber - Google Patents

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to methods of producing carbon dioxide absorbers. Method comprises preparation of an aqueous suspension of hydroxides of alkali and/or alkali-earth metals, applying suspension on a substrate made from porous material, moulding and drying. When preparing an aqueous suspension, a water-soluble polymer is added with weight ratio of hydroxides of polymer equal to (80-95)/(20-5), and weight content of water in suspension from 40 to 70 %. Application of suspension on a substrate and moulding of a chemical absorber is carried out repeated impregnation of substrate with suspension. Drying is performed after each impregnation of substrate until complete removal of water. After last drying obtained material is treated water or aqueous solution of alkali metals to moisture content 15-25 wt%.

EFFECT: invention improves performance of chemical absorber.

1 cl, 2 dwg, 1 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к способам получения химических поглотителей диоксида углерода, предназначенных для использования в системах жизнеобеспечения человека.The invention relates to methods for producing chemical absorbers of carbon dioxide, intended for use in human life support systems.

Известен способ получения химического поглотителя диоксида углерода на основе гидроксида лития для систем жизнеобеспечения человека в виде гибкого ребристого листа (патент США 7326280, МПК B01J 20/04, 2005 г.), в котором процесс получения химического поглотителя состоит из следующих основных стадий:A known method of producing a chemical absorber of carbon dioxide based on lithium hydroxide for human life support systems in the form of a flexible ribbed sheet (US patent 7326280, IPC B01J 20/04, 2005), in which the process of obtaining a chemical absorber consists of the following main stages:

- смешение порошка гидроксида лития, полиэтилена, смазочного материала (минеральное масло) и плавление в экструдере при температуре 170°С;- mixing lithium hydroxide powder, polyethylene, lubricant (mineral oil) and melting in an extruder at a temperature of 170 ° C;

- каландрование ребристого листового материала из полученной смеси при пропускании ее между вращающимися валками с канавками;- calendering of the ribbed sheet material from the resulting mixture by passing it between the rotating rolls with grooves;

- охлаждение;- cooling;

- экстрагирование гексаном для удаления смазочного материала;- extraction with hexane to remove lubricant;

- удаление гексана при температуре до 250°С;- removal of hexane at temperatures up to 250 ° C;

- охлаждение;- cooling;

- гидратация;- hydration;

- намотка листа поглотителя в рулон для формирования поглотительного картриджа, обрезка по размерам патрона.- winding the absorber sheet into a roll to form an absorption cartridge, trimming the size of the cartridge.

Гидратация химического поглотителя проводится либо во время намотки картриджа распылением воды ультразвуковыми головками, которые распределяют мелкодисперсный водный туман по всей ширине рулона, либо до намотки разбрызгиванием воды на ребристую поверхность листа химического поглотителя форсунками.Hydration of the chemical absorber is carried out either during the winding of the cartridge by spraying water with ultrasonic heads that distribute finely dispersed water fog over the entire width of the roll, or before winding by spraying water on the ribbed surface of the sheet of the chemical absorber with nozzles.

Однако известный способ получения является весьма энерго- и ресурсоемким. Смешение расплава полимера с порошком неорганического наполнителя требует больших затрат энергии на нагрев и плавление полиэтилена, а также на сдвиговые деформации. В технологии используется ряд вспомогательных веществ (минеральное масло, гексан), не являющихся целевым компонентом поглотителей, на удаление которых затрачивается дополнительная энергия. В результате технология получается достаточно сложной и многостадийной, а себестоимость химического поглотителя - высокой.However, the known production method is very energy and resource intensive. Mixing a polymer melt with an inorganic filler powder requires a lot of energy for heating and melting polyethylene, as well as for shear deformations. The technology uses a number of auxiliary substances (mineral oil, hexane), which are not the target component of absorbers, the removal of which requires additional energy. As a result, the technology is quite complex and multi-stage, and the cost of the chemical absorber is high.

Частично эти недостатки устранены в способе изготовления химического поглотителя диоксида углерода (патент РФ 2484891, МПК B01J 20/02, 2013 г.), заключающемся в формовании химического поглотителя в виде волокон при воздействии на дисперсию, состоящую из гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов, фторполимера и органического легколетучего растворителя, электростатического поля. Однако в данном способе для растворения волокнообразующего полимера и формирования пористой структуры химического поглотителя используется органический растворитель, с чем связана взрыво-, пожароопасность производства. Кроме того, как следует из описания, органический растворитель не возвращается в производственный цикл, а выбрасывается в атмосферу, что не только экономически невыгодно, но и экологически небезопасно для окружающей среды. В данном способе следует также предусмотреть полное удаление примесей органического растворителя из сформованного химического поглотителя, присутствие которых недопустимо во вдыхаемом воздухе. Также фторполимер является достаточно дорогостоящим компонентом, в связи с чем себестоимость химического поглотителя на основе достаточно недорогих гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов значительно возрастает.Partially, these disadvantages are eliminated in the method of manufacturing a chemical carbon dioxide absorber (RF patent 2484891, IPC B01J 20/02, 2013), which consists in forming a chemical absorber in the form of fibers when acting on a dispersion consisting of alkali and / or alkaline earth metal hydroxides, fluoropolymer and organic volatile solvent, electrostatic field. However, in this method, an organic solvent is used to dissolve the fiber-forming polymer and form the porous structure of the chemical scavenger, which is associated with the explosion and fire hazard of production. In addition, as follows from the description, the organic solvent does not return to the production cycle, but is discharged into the atmosphere, which is not only economically disadvantageous, but also environmentally unsafe for the environment. This method should also provide for the complete removal of impurities of the organic solvent from the molded chemical absorber, the presence of which is unacceptable in inhaled air. Also, the fluoropolymer is a rather expensive component, and therefore the cost of a chemical absorber based on fairly inexpensive alkali and / or alkaline earth metal hydroxides increases significantly.

Вышеперечисленные недостатки отсутствуют в способе изготовления химического поглотителя диоксида углерода на основе гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов, предназначенного для использования в системах жизнеобеспечения человека (заявка WO 2009/139664, МПК B01J 20/04, 2013 г. ). Способ включает следующие основные стадии:The above disadvantages are absent in the method of manufacturing a chemical carbon dioxide absorber based on alkali and / or alkaline earth metal hydroxides, intended for use in human life support systems (application WO 2009/139664, IPC B01J 20/04, 2013). The method includes the following main stages:

- приготовление водной суспензии гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов;- the preparation of an aqueous suspension of alkali and / or alkaline earth metal hydroxides;

- нанесение суспензии на подложку из пористого материала путем ее размещения между двумя слоями пористого материала;- applying a suspension to a substrate of porous material by placing it between two layers of porous material;

- формование поглотителя путем прокатки между валками;- forming the absorber by rolling between the rolls;

- сушка до содержания остаточной влаги в поглотителе 15-22%.- drying to a residual moisture content in the absorber of 15-22%.

Способ имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что не обеспечивает прочного скрепления пористого материала и гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов, из-за чего при эксплуатации данных химических поглотителей под воздействием различных механических нагрузок (например, транспортировка) образуются трещины и пыль, материал склонен к разрушению. Это не только ухудшает основные эксплуатационные характеристики химического поглотителя (сорбционная емкость, кинетика процесса хемосорбции и др.), но и представляет серьезную опасность для пользователя - наличие большого количества щелочных аэрозолей во вдыхаемом воздухе может привести к химическим ожогам дыхательных путей человека.The method has a significant disadvantage in that it does not provide strong bonding of the porous material and hydroxides of alkali and / or alkaline earth metals, due to which, when operating these chemical absorbers under the influence of various mechanical loads (for example, transportation), cracks and dust are formed, material prone to destruction. This not only worsens the basic operational characteristics of the chemical absorber (sorption capacity, kinetics of the chemisorption process, etc.), but also poses a serious danger to the user - the presence of a large amount of alkaline aerosols in the inhaled air can lead to chemical burns of the human respiratory tract.

Задачей настоящего изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик химического поглотителя диоксида углерода.An object of the present invention is to improve the performance of a chemical carbon dioxide absorbent.

Указанная задача решается тем, что в способе получения химического поглотителя диоксида углерода, включающем приготовление водной суспензии гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов, нанесение суспензии на подложку из пористого материала, формование химического поглотителя и сушку, водная суспензия дополнительно содержит водорастворимый полимер, нанесение водной суспензии на подложку из пористого материала и формование химического поглотителя осуществляют многократной пропиткой подложки суспензией, сушка осуществляется после каждой пропитки подложки из пористого материала суспензией до полного удаления воды, после последней сушки осуществляется обработка полученного материала водой или водными растворами щелочных металлов до влажности 15-25% массовых.This problem is solved by the fact that in the method for producing a chemical absorbent of carbon dioxide, which includes preparing an aqueous suspension of hydroxides of alkali and / or alkaline earth metals, applying a suspension to a substrate of porous material, forming a chemical absorber and drying, the aqueous suspension additionally contains a water-soluble polymer, applying an aqueous suspension on a substrate of porous material and the formation of a chemical absorber is carried out by repeatedly impregnating the substrate with a suspension, drying is carried out Xia after each impregnation of the support of porous material suspension to complete removal of water is carried out treating the obtained material with water or aqueous solutions of alkali metal to a moisture content of 15-25% by weight after the final drying.

В качестве водорастворимого полимера могут быть использованы карбоксиметилцеллюлоза, поливиниловый спирт, при этом массовое соотношение гидроксиды щелочных и/или щелочноземельных металлов/водорастворимый полимер в суспензии целесообразно поддерживать равным (80-95)/(20-5), а массовое содержание воды в суспензии - от 40 до 70%.As a water-soluble polymer, carboxymethyl cellulose, polyvinyl alcohol can be used, while the mass ratio of alkali and / or alkaline earth metal hydroxides / water-soluble polymer in the suspension is advisable to maintain equal to (80-95) / (20-5), and the mass content of water in the suspension is from 40 to 70%.

В качестве пористого материала могут быть использованы щелочестойкие материалы с поверхностной плотностью не более 50 г/м².Alkali-resistant materials with a surface density of not more than 50 g / m ² can be used as a porous material.

В качестве водных растворов щелочных металлов используют 10-20% растворы гидроксидов натрия, калия.As aqueous solutions of alkali metals using 10-20% solutions of sodium hydroxide, potassium.

Введение водорастворимого полимера в состав химического поглотителя, нанесение водной суспензии на пористый материал и формование химического поглотителя пропиткой подложки из пористого материала суспензией с последующим полным удалением воды путем сушки способствует увеличению адгезии частиц гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов между собой и подложкой из пористого материала. Сушка до полного удаления воды обеспечивает завершение процесса выделения водорастворимого полимера из суспензии и образование полимерного газопроницаемого каркаса по всей толщине химического поглотителя. Это увеличивает прочность материала на изгиб, препятствует разрушению поглотителя при формировании картриджей и образованию пыли при эксплуатации химического поглотителя.The introduction of a water-soluble polymer into the chemical scavenger, applying an aqueous suspension to the porous material and molding the chemical scavenger by impregnating the substrate from the porous material with a slurry, followed by complete removal of water by drying, increases the adhesion of alkali and / or alkaline-earth metal hydroxide particles to each other and the porous material substrate. Drying to complete removal of water ensures the completion of the process of isolating a water-soluble polymer from the suspension and the formation of a polymer gas-permeable skeleton throughout the thickness of the chemical absorber. This increases the bending strength of the material, prevents the destruction of the absorber during the formation of cartridges and the formation of dust during operation of the chemical absorber.

Последовательные операции пропитки и сушки осуществляют многократно для достижения необходимой поверхностной плотности и толщины химического поглотителя.Subsequent impregnation and drying operations are carried out repeatedly to achieve the required surface density and thickness of the chemical absorber.

Дополнительная обработка химического поглотителя водой или водными растворами щелочных металлов до влажности 15-20% необходима, так как процесс хемосорбции СО₂ протекает только в водной среде.Additional processing of the chemical scavenger with water or aqueous solutions of alkali metals to a moisture content of 15-20% is necessary, since the process of chemisorption of CO ₂ proceeds only in an aqueous medium.

При содержании водорастворимого полимера более 20% наблюдается блокировка частиц гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов и снижение эксплуатационных характеристик химического поглотителя. При содержании водорастворимого полимера менее 5% образцы имеют недостаточную механическую прочность (трескаются, осыпаются).When the content of the water-soluble polymer is more than 20%, blocking of particles of hydroxides of alkali and / or alkaline earth metals and a decrease in the operational characteristics of the chemical absorber are observed. When the content of water-soluble polymer is less than 5%, the samples have insufficient mechanical strength (crack, crumble).

При содержании воды в суспензии менее 40% текучесть суспензии значительно снижается, а вязкость увеличивается до 4 Па·с и более, что затрудняет пропитку пористого материала суспензией. При содержании воды в суспензии более 70% суспензия становится маловязкой и при пропитке поверхностная плотность и толщина химического поглотителя оказывается незначительной, что приводит к необходимости увеличения числа последовательных операций пропитки и сушки, то есть увеличивает энергоемкость и трудоемкость процесса получения химического поглотителя.When the water content in the suspension is less than 40%, the fluidity of the suspension is significantly reduced, and the viscosity increases to 4 Pa · s or more, which makes it difficult to impregnate the porous material with a suspension. With a water content in the suspension of more than 70%, the suspension becomes low viscosity and upon impregnation the surface density and thickness of the chemical absorber is insignificant, which leads to the need to increase the number of sequential impregnation and drying operations, that is, increases the energy consumption and the complexity of the process of obtaining a chemical absorber.

При поверхностной плотности подложки из пористого материала более 50 г/м² увеличивается массовая доля неактивного к диоксиду углерода инертного материала, что приводит к снижению сорбционной емкости на единицу массы химического поглотителя и увеличению массогабаритных характеристик изделий, в которых планируется применение поглотителя.When the surface density of the substrate of porous material is more than 50 g / m ² , the mass fraction of the inert material inactive to carbon dioxide increases, which leads to a decrease in the sorption capacity per unit mass of the chemical absorber and an increase in the weight and size characteristics of the products in which the absorber is planned to be used.

Способ позволяет получать химический поглотитель в виде лент произвольной длины толщиной 0,8-1,5 мм и менее, что способствует увеличению сорбционной емкости и кинетики процесса хемосорбции СO₂ за счет увеличения площади активной поверхности химического поглотителя.The method allows to obtain a chemical absorber in the form of tapes of arbitrary length with a thickness of 0.8-1.5 mm or less, which increases the sorption capacity and kinetics of the process of chemisorption of CO ₂ by increasing the active surface area of the chemical absorber.

Схема способа получения химического поглотителя диоксида углерода показана на фиг. 1, где:A diagram of a method for producing a chemical absorbent of carbon dioxide is shown in FIG. 1, where:

1 - смеситель для приготовления водной суспензии гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов, содержащей водорастворимый полимер;1 - mixer for the preparation of an aqueous suspension of alkali and / or alkaline earth metal hydroxides containing a water-soluble polymer;

2 - установка для нанесения суспензии на подложку из пористого материала и формования химического поглотителя;2 - installation for applying a suspension to a substrate of porous material and forming a chemical absorber;

3 - сушилка;3 - dryer;

4 - установка для обработки химического поглотителя водой или водными растворами щелочных металлов.4 - installation for processing a chemical absorber with water or aqueous solutions of alkali metals.

Способ получения химического поглотителя осуществляют следующим образом. Порошок водорастворимого полимера добавляют в воду и тщательно перемешивают до образования однородного полимерного раствора в смесителе 1. Для интенсификации процесса растворения приготовление полимерного раствора предпочтительно проводить при нагревании.A method of obtaining a chemical absorber is as follows. The water-soluble polymer powder is added to water and mixed thoroughly until a homogeneous polymer solution is formed in mixer 1. To intensify the dissolution process, the polymer solution is preferably prepared by heating.

В полимерный раствор добавляют в необходимом количестве гидроксиды щелочных и/или щелочноземельных металлов и перемешивают до образования однородной суспензии в смесителе 1 любым известным способом, например с использованием ультразвукового диспергатора.Hydroxides of alkali and / or alkaline earth metals are added to the polymer solution in the required amount and mixed until a homogeneous suspension is formed in mixer 1 by any known method, for example using an ultrasonic dispersant.

Нанесение суспензии на пористый материал и формование химического поглотителя осуществляется пропиткой подложки из пористого материала суспензией в установке 2. Форма и размеры подложки определяются конкретными конструктивными параметрами поглотительных и регенеративных патронов, камер систем жизнеобеспечения и др. Подложка может быть в виде ленты, листа и др.The suspension is applied to the porous material and the chemical absorber is molded by impregnating the substrate from the porous material with a suspension in installation 2. The shape and dimensions of the substrate are determined by the specific design parameters of the absorption and regenerative cartridges, life support systems chambers, etc. The substrate can be in the form of a tape, sheet, etc.

Пропитка может осуществляться следующими способами: нанесением суспензии на поверхность пористого материала вальцовым методом, кистью, шпателем; погружением пористого материала в резервуар с суспензией; распылением суспензии на поверхность подложки.Impregnation can be carried out in the following ways: by applying a suspension to the surface of the porous material by the roller method, brush, spatula; immersion of the porous material in a reservoir with a suspension; spraying the suspension onto the surface of the substrate.

Сушка пропитанной суспензией подложки из пористого материала осуществляется в сушилке 3. Сушка может осуществляться инфракрасным, конвективным способом при атмосферном давлении или под вакуумом. Целесообразно применение сушилок туннельного типа.The suspension impregnated from the porous material is dried in the dryer 3. The drying can be carried out by infrared, convective method at atmospheric pressure or under vacuum. The use of tunnel type dryers is advisable.

Высушенный химический поглотитель дополнительно обрабатывается водой или водными растворами щелочных металлов на установке 4, которая может представлять собой распылительную камеру.The dried chemical scavenger is additionally treated with water or aqueous alkali metal solutions in unit 4, which may be a spray chamber.

Полученный химический поглотитель может быть свернут в рулон для формирования поглотительных картриджей или раскроен на листы необходимого размера, что определяется конкретными конструктивными параметрами поглотительных и регенеративных патронов, камер систем жизнеобеспечения и др.The resulting chemical absorber can be rolled up to form absorption cartridges or cut into sheets of the required size, which is determined by the specific design parameters of the absorption and regenerative cartridges, cameras of life support systems, etc.

Пример 1Example 1

Готовят полимерный раствор, для чего 0,4 кг поливинилового спирта тщательно перемешивают с 4,7 дм³ воды, после чего выдерживают на водяной бане в течение 2 ч при температуре полимерного раствора от 90 до 100°С. Готовый полимерный раствор смешивают с порошком гидроксида лития массой 1,6 кг в ультразвуковом диспергаторе, при этом массовое соотношение гидроксид лития/поливиниловый спирт составляет 80/20. Содержание воды в полученной суспензии составляет 70%. Полученную суспензию наносят из форсунок на пористый материал спанбонд поверхностной плотностью 30 г/м² в виде ленты размерами 250×17000 мм. Участок пористого материала с нанесенным слоем суспензии непрерывно подают в вертикальную туннельную сушилку, где расположены два ряда инфракрасных (ИК) излучателей, предварительно разогретых до температуры (120±5)°С со скоростью (180±20) мм/мин. После нанесения и сушки одного слоя суспензии поверхностная плотность материала составляет (145±10) г/м, толщина материала - 0,2 мм. Последовательные операции пропитки и сушки осуществляют четыре раза для достижения поверхностной плотности (490±10) г/м² и толщины химического поглотителя 0,8 мм. Высушенную ленту химического поглотителя обрабатывают водой объемом 0,4 дм³ в распылительной камере. Влажность химического поглотителя после обработки составляет 15%.A polymer solution is prepared, for which 0.4 kg of polyvinyl alcohol is thoroughly mixed with 4.7 dm ^{3 of} water, and then incubated in a water bath for 2 hours at a temperature of the polymer solution from 90 to 100 ° C. The finished polymer solution is mixed with 1.6 kg lithium hydroxide powder in an ultrasonic disperser, while the mass ratio of lithium hydroxide / polyvinyl alcohol is 80/20. The water content in the resulting suspension is 70%. The resulting suspension is applied from nozzles to a spunbond porous material with a surface density of 30 g / m ² in the form of a tape measuring 250 × 17000 mm. A section of the porous material with a layer of suspension is continuously fed into a vertical tunnel dryer, where two rows of infrared (IR) emitters are located, preheated to a temperature of (120 ± 5) ° C at a speed of (180 ± 20) mm / min. After applying and drying one layer of the suspension, the surface density of the material is (145 ± 10) g / m, the thickness of the material is 0.2 mm. Subsequent impregnation and drying operations are carried out four times to achieve a surface density (490 ± 10) g / m ² and a chemical absorber thickness of 0.8 mm. The dried tape of the chemical absorber is treated with water with a volume of 0.4 dm ³ in a spray chamber. The moisture content of the chemical scavenger after processing is 15%.

Пример 2Example 2

Готовят полимерный раствор, для чего 0,1 кг карбоксиметилцеллюлозы тщательно перемешивают с 1,3 дм³ воды, после чего выдерживают на водяной бане в течение 1 ч при температуре полимерного раствора от 50 до 60°С. Готовый полимерный раствор смешивают с порошком гидроксида лития массой 0,8 кг и гидроксида кальция массой 1,1 кг в смесителе лопастного типа, при этом массовое соотношение гидроксид лития и гидроксид кальция/карбоксиметилцеллюлоза составляет 95/5. Содержание воды в полученной суспензии составляет 40%. Полученную суспензию загружают в емкость, куда погружают нижний валец для нанесения суспензии. Между верхним и нижним вальцами протягивают пористый материал «Airlaid» поверхностной плотностью 50 г/м² в виде ленты размерами 250×14500 мм. При вращении вальцев пористый материал непрерывно двигается и на него наносится слой суспензии. Участок пористого материала с нанесенным слоем суспензии непрерывно перемещается в горизонтальную туннельную сушилку, куда подается горячий воздух со скоростью 5 м/с температурой (95±5)°С. После нанесения и сушки слоя суспензии поверхностная плотность материала составляет (600±10) г/м², толщина материала - 1,5 мм. Высушенную ленту химического поглотителя обрабатывают 10% раствором гидроксида натрия объемом 0,7 дм³ в распылительной камере. Влажность химического поглотителя после обработки составляет 18%, содержание гидроксида натрия - 2%.A polymer solution is prepared, for which 0.1 kg of carboxymethyl cellulose is thoroughly mixed with 1.3 dm ^{3 of} water, and then kept in a water bath for 1 h at a temperature of the polymer solution from 50 to 60 ° C. The finished polymer solution is mixed with a powder of lithium hydroxide weighing 0.8 kg and calcium hydroxide weighing 1.1 kg in a paddle type mixer, while the mass ratio of lithium hydroxide and calcium hydroxide / carboxymethyl cellulose is 95/5. The water content in the resulting suspension is 40%. The resulting suspension is loaded into a container, where the lower roller is immersed to apply the suspension. Between the upper and lower rollers stretch the porous material “Airlaid” with a surface density of 50 g / m ² in the form of a tape measuring 250 × 14500 mm. When the rollers rotate, the porous material moves continuously and a suspension layer is applied to it. A section of a porous material with a layer of slurry continuously moves to a horizontal tunnel dryer, where hot air is supplied at a speed of 5 m / s with a temperature of (95 ± 5) ° С. After applying and drying the suspension layer, the surface density of the material is (600 ± 10) g / m ² , the material thickness is 1.5 mm. The dried tape of the chemical absorber is treated with a 10% solution of sodium hydroxide with a volume of 0.7 dm ³ in a spray chamber. The moisture content of the chemical scavenger after processing is 18%, and the sodium hydroxide content is 2%.

Пример 3Example 3

Готовят полимерный раствор, для чего 0,24 кг поливинилового спирта тщательно перемешивают с 3 дм³ воды, после чего выдерживают на водяной бане в течение 2 ч при температуре полимерного раствора от 90 до 100°С. Готовый полимерный раствор смешивают с порошком гидроксида кальция массой 1,76 кг в ультразвуковом диспергаторе, при этом массовое соотношение гидроксид кальция/поливиниловый спирт составляет 88/12. Содержание воды в полученной суспензии составляет 60%. Полученную суспензию загружают в емкость, через которую непрерывно протягивают пористый материал спанбонд поверхностной плотностью 15 г/м² в виде ленты размерами 250×16700 мм. Участок пористого материала с нанесенным слоем суспензии непрерывно подают в горизонтальную туннельную сушилку, где расположены два ряда инфракрасных (ИК) излучателя, предварительно разогретых до температуры (100±5)°С со скоростью (150±20) мм/мин. После нанесения и сушки одного слоя суспензии поверхностная плотность материала составляет (255±10) г/м², толщина материала - 0,5 мм. Последовательные операции пропитки и сушки осуществляют два раза для достижения поверхностной плотности (495±10) г/м² и толщины химического поглотителя 1 мм. Высушенную ленту химического поглотителя обрабатывают 20% раствором гидроксида калия объемом 0,95 дм³ в распылительной камере. Влажность химического поглотителя после обработки составляет 25%, содержание гидроксида калия - 5%.A polymer solution is prepared, for which 0.24 kg of polyvinyl alcohol is thoroughly mixed with 3 dm ^{3 of} water, and then kept in a water bath for 2 hours at a temperature of the polymer solution from 90 to 100 ° C. The finished polymer solution is mixed with a powder of calcium hydroxide weighing 1.76 kg in an ultrasonic disperser, while the mass ratio of calcium hydroxide / polyvinyl alcohol is 88/12. The water content in the resulting suspension is 60%. The resulting suspension is loaded into a container through which spunbond porous material with a surface density of 15 g / m ² in the form of a tape measuring 250 × 16700 mm is continuously pulled. A section of the porous material with a layer of suspension is continuously fed into a horizontal tunnel dryer, where two rows of infrared (IR) emitters are located, preheated to a temperature of (100 ± 5) ° С at a speed of (150 ± 20) mm / min. After applying and drying one layer of the suspension, the surface density of the material is (255 ± 10) g / m ² , the thickness of the material is 0.5 mm. Subsequent impregnation and drying operations are carried out twice to achieve a surface density (495 ± 10) g / m ² and a chemical absorber thickness of 1 mm. The dried tape of the chemical absorber is treated with a 20% solution of potassium hydroxide with a volume of 0.95 dm ³ in a spray chamber. The moisture content of the chemical scavenger after processing is 25%, and the content of potassium hydroxide is 5%.

Сорбционную емкость химического поглотителя по диоксиду углерода исследовали в герметичной камере. Исследования проводили при следующих условиях:The sorption capacity of the chemical absorber for carbon dioxide was investigated in a sealed chamber. Studies were performed under the following conditions:

- объем герметичной камеры - (24±2,5) м³;- the volume of the sealed chamber is (24 ± 2.5) m ³ ;

- масса химического поглотителя в герметичной камере - (1,4±0,1) кг;- the mass of the chemical absorber in the sealed chamber is (1.4 ± 0.1) kg;

- подача диоксида углерода - (29,5±1,5) дм³ /ч;- supply of carbon dioxide - (29.5 ± 1.5) dm ³ / h;

- начальное содержание СO₂ - (0,80±0,09) %;- the initial content of CO ₂ - (0.80 ± 0.09)%;

- температура в камере - (20±2)°С;- temperature in the chamber - (20 ± 2) ° С;

- влажность в камере - (85±5) %;- humidity in the chamber - (85 ± 5)%;

- время эксперимента - 8 ч.- experiment time - 8 hours

Прочность химического поглотителя оценивали по устойчивости к воздействию механических нагрузок, имитирующих транспортные. Исследовались образцы, свернутые в рулон. После испытаний взвешивали массу пыли, оставшейся в упаковке с химическим поглотителем.The strength of the chemical absorber was evaluated by its resistance to mechanical loads imitating transport. We investigated samples rolled up into a roll. After the tests, the mass of dust remaining in the packaging with a chemical absorber was weighed.

В аналогичных условиях проведены сравнительные испытания химического поглотителя, специально изготовленного по примеру №1 WO 2009/139664.In similar conditions, comparative tests of a chemical absorber specially made according to example No. 1 of WO 2009/139664 were carried out.

Результаты исследований представлены в таблице. На фиг. 2 представлены кинетические кривые поглощения диоксида углерода в герметичной камере.The research results are presented in the table. In FIG. 2 shows the kinetic absorption curves of carbon dioxide in a sealed chamber.

Как видно из представленных данных, изобретение позволяет улучшить такие важные эксплуатационные характеристики химического поглотителя, как механическую прочность, сорбционную емкость на единицу массы, повысить кинетику поглощения СО₂. Кроме того, использование полученного по изобретению поглотителя диоксида углероды позволяет создать более комфортные условия для человека при эксплуатации поглотителя в системах жизнеобеспечения.As can be seen from the presented data, the invention allows to improve such important operational characteristics of the chemical absorber as mechanical strength, sorption capacity per unit mass, and increase the kinetics of absorption of CO ₂ . In addition, the use of a carbon dioxide absorber obtained according to the invention makes it possible to create more comfortable conditions for humans when operating the absorber in life support systems.

Claims (2)

1. Способ получения химического поглотителя диоксида углерода, включающий приготовление водной суспензии гидроксидов щелочных и/или щелочноземельных металлов, нанесение суспензии на подложку из пористого материала, формование химического поглотителя и сушку, отличающийся тем, что водная суспензия дополнительно содержит водорастворимый полимер, в качестве которого используют карбоксиметилцеллюлозу, поливиниловый спирт, при массовом соотношении гидроксиды щелочных и/или щелочноземельных металлов/водорастворимый полимер, равном (80-95)/(20-5), и массовом содержании воды в суспензии от 40 до 70%, нанесение водной суспензии на подложку из пористого материала, в качестве которого используют щелочестойкие материалы с поверхностной плотностью не более 50 г/м², и формование химического поглотителя осуществляют многократной пропиткой подложки из пористого материала суспензией, сушку осуществляют после каждой пропитки подложки из пористого материала суспензией до полного удаления воды, после последней сушки осуществляют обработку полученного материала водой или водными растворами щелочных металлов до влажности 15-25 мас.% .1. A method of obtaining a chemical absorber of carbon dioxide, comprising preparing an aqueous suspension of hydroxides of alkali and / or alkaline earth metals, applying the suspension to a substrate of porous material, forming a chemical absorber and drying, characterized in that the aqueous suspension further comprises a water-soluble polymer, which is used as carboxymethyl cellulose, polyvinyl alcohol, with a weight ratio of alkali and / or alkaline earth metal hydroxides / water soluble polymer, equal to (80-95 ) / (20-5), and the mass content of water in the suspension from 40 to 70%, applying an aqueous suspension to a substrate of porous material, which is used as an alkali-resistant material with a surface density of not more than 50 g / m ² , and molding a chemical absorber repeated impregnation of the porous material substrate with a suspension is carried out, drying is carried out after each impregnation of the porous material substrate with suspension until the water is completely removed, after the last drying, the resulting material is treated with water or aqueous solution alkali metal s to a moisture content of 15-25 wt.%. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве водных растворов щелочных металлов используют 10-20% растворы гидроксидов натрия, калия. 2. The method according to p. 1, characterized in that as aqueous solutions of alkali metals using 10-20% solutions of sodium hydroxide, potassium.

Images