Диоксид углерода (углекислый газ, двуокись углерода, СО2) в нормальных условиях находится в газообразном состоянии. Углекислый газ бесцветный, не имеет запаха, но имеет слегка кисловатый вкус [1…3].
Образуется углекислый газ при гниении и горении органических веществ. Содержится в воздухе и минеральных источниках. Так же выделяется при жизнедеятельности животных и человека. А именно, углекислый газ – это один из конечных продуктов метаболизма, который выделяется через легкие при дыхании.
Углекислый газ не имеет токсического действия, но при повышенных концентрациях диоксида углерода в воздухе (2-4%) вызывает головные боли, головокружения, сонливость, общую усталость, а при критических концентрациях (7-10%) – удушье.
За последние годы концентрация диоксида углерода в атмосферном воздухе значительно увеличилась. Происходит это из-за антропогенных факторов, таких как: увеличение числа автомобилей, заводов, городских свалок и т.д.
Ученые всего мира разрабатывают фильтры для очистки воздуха от углекислого газа. На данный момент времени к методам очистки газов от СО2 относятся такие методы как: методы физической и химической адсорбции; криогенного разделения; разделения посредством мембран.
Для адсорбции двуокиси углерода подходят такие химические соединения как: Li2O, Na2O и Al2O3, MgO, Li2ZrO3. Все эти сорбционные вещества требуют достаточно высоких температур, для правильного протекания химических реакций. Это находит применение в промышленной очистке газов от диоксида углерода.
В качестве новых химических сорбентов СО2 в промышленности, применяется моноэтаноламин (МЭА), диэтаноламин (ДЭА), а также метилдиэтаноламин (МДЭА).
Так же, широкое применение нашли губчатые фильтры, состоящие из пористых кристаллов. Это металлорганические структуры (MOF), которые представляют собой кристаллические губки с наноразмерными порами. В настоящее время изготовлены более 500 вариантов MOF с разнообразными свойствами и структурами. В таких MOF-структурах можно хранить весьма большое количество углекислого газа, при нормальных условиях [1…5].
Все эти методы нашли широкое применение в промышленной очистке воздуха от СО2. Но как быть с индивидуальной защитой человека от диоксида углерода, например, на производстве, где в результате работы, происходит активное загрязнение воздуха углекислым газом. В целях защиты организма человека от вредного воздействия СО2, предлагается рассмотреть предложенный вариант защитной маски, имеющей сорбционно-каталитические свойства по нейтрализации двуокиси углерода.
Конструкция фильтрующей части защитной маски представляет собой: внешний каркасный слой из хлорированного полиэтилена, соединенный с двумя мембранами из нетканого волокнистого материала, на внутреннюю поверхность которых, нанесен сорбционно-фильтровальный материал. Дисперсия, состоящая из порошкового сорбционного вещества Li2ZrO3 , активированного угля, на органической клеящей основе, наносилась на внутреннюю поверхность нетканой волокнистой мембраны методом аэродинамического распыления. Все слои соединялись иглопробивным методом.
|
1 - каркасный слой, 2 – мембрана, 3 – сорбент, 4 - иглопробивное соединение |
|
|
Рис.1а. Послойная конструкция маски |
Рис.1б. Рабочий элемент маски |
Рис.1. Конструкция фильтрующего элемента маски
Технология изготовления фильтрующего элемента защитной маски, состоящей из многослойного нетканого материала, приведена на рис.2.
Выводы: 1) рассмотрены основные методы очистки воздуха от СО2, 2) предложена максимально простая технология получения защитной маски, имеющей сорбционно-каталитические свойства по детоксикации диоксида углерода в интересах безопасности людей, осуществляющих активную деятельность в местах с повышенной концентрацией СО2 в воздухе.
Рис.2. Технологическая схема изготовления фильтрующего элемента защитной маски
Литература:
- https://ru.wikipedia.org/wiki/Диоксид_углерода
- http://sintez-oka.com/upload/pdfs/publication06.pdf
- http://www.tstu.ru/book/elib/pdf/st/2006/fomichevat.pdf
- Патент JP, 2009275585, Фильтр для удаления загрязняющих газов и газового потока, Suzuki Kenji, 26.11.2009.
- Патент US, 6755892, Carbon dioxide scrubber for fuel and gas emissions, Timothy A. Nalette, William Papale, Tom Filburn, 29.06.2004.
