空氣凈化_百度文庫

1、空氣凈化措施在短期( 12 d 以內(nèi) 密閉救生艙內(nèi)，艙內(nèi)產(chǎn)生的最主要的污染物是二氧化碳、水蒸氣、一氧化碳，以及熱污染。其中一氧化碳、二氧化碳等有毒有害氣體的含量會迅速上升，氧氣的消耗也會很大。為了使得避險人員對艙內(nèi)外各種氣體含量擁有清醒的認識，救生艙配備了各種氣體監(jiān)控設(shè)備，用PPM（百萬分率）顯示濃度值。權(quán)威機構(gòu)的獨立測試表明，如果不及時對有毒有害氣體進行洗滌濾清，救生艙內(nèi)的人員僅在數(shù)小時內(nèi)就有致命的危險。在艙內(nèi)有害氣體主要是CO2、CO 、排泄物等，所以空氣凈化也主要是清除CO2、CO、排泄物。CO2的清除二氧化碳污染是最主要、直接關(guān)系到避難人員生命安全的首要污染物。在密閉環(huán)境中，由于人自身

2、的活動，二氧化碳濃度迅速升高，成為威脅人的安全的最主要因素，是密閉空間生存首要解決的問題。煤礦下密閉空間有限，救援時間較長，為了保證避難人員的生命安全，二氧化碳濃度要控制在0.8%以內(nèi)（大氣中為0.03%）。查看文獻，對比潛艇、潛水器與航天器等的CO2的吸附，當前國內(nèi)外最常用的方法，主要是利用固定在專用再生藥板上的過氧化物的空氣化學再生技術(shù)?？諝庠偕巹檫^氧化鉀(K2O2、過氧化鈉(Na2O2、超氧化鉀(KO2、超氧化鈉(NaO2等特種氧化物。工作原理在與空氣中的二氧化碳、水蒸汽接觸時，更將會自發(fā)快速地將它們吸收并放出大量氧氣，化學反應(yīng)式如下：4KO2+ 4CO2+ 2H2O= 4KHCO3

3、+ 3O2每4 mol的KO2可以吸收空氣中4 mol的CO2和2mol的H2O，同時放出3mol所需的O2。由此可見，特種氧化物對二氧化碳和水蒸氣的吸收率以及相應(yīng)的產(chǎn)氧率均很高。過氧化物的消耗量人體每天消耗的O2為750g，排出的CO2為1031g，則12人12天排出的CO2量為：1031*12*12=148464g根據(jù)反應(yīng)式算出KO2的質(zhì)量：（148464/44）*71=239267g約為240Kg優(yōu)缺點分析優(yōu)點：超氧化物的獨特優(yōu)點是消除二氧化碳的同時產(chǎn)生人體需要的氧，另外還可去除環(huán)境中的水分和各種有害氣體（H2S）甚至細菌和病毒。因此，還具有凈化大氣的效能。另外，超氧化物穩(wěn)定、抗熱、抗爆

4、、抗沖擊，可以長期貯存。采用空氣再生藥板，要準確控制二氧化碳氣體的濃度，就必須對環(huán)境濕度進行精確控制。缺點：超氧化物再生藥劑吸收含水蒸汽的二氧化碳后，發(fā)生膨脹與糊狀現(xiàn)象，反應(yīng)效率顯著降低，因此對高溫高濕的環(huán)境，超氧化物利用效率低。超氧化物具有強氧化性，超氧化物顆粒揮發(fā)到大氣中，不僅對設(shè)備具有腐蝕性，對人體呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生損傷，給救生艙室大氣環(huán)境控制帶來不利因素。設(shè)備裝置綜合上述，采用的空氣再生藥板，分層式放置可以避免吸水生膨脹與糊狀現(xiàn)象，導(dǎo)致反應(yīng)效率降低。分層式吸收CO2，有效的克服了過氧化物的局限性，使用效率更高。藥劑吸收床載體采用推拉抽屜式設(shè)計，底部為網(wǎng)格式底板，方便藥劑的更換。圖1 吸收裝置

5、的安裝CO的清除實驗研究發(fā)現(xiàn)，人體呼出的氣體中揮發(fā)性成分多達48 種，其中CO 濃度約3.66 mg/m3；人體皮膚和汗液中揮發(fā)性成分多達18種，其中皮膚的CO 排除率約18.752 mg/(人·d；另外，人體尿液和大便中揮發(fā)性氣體成分可達38種。CO作為影響人體心血管系統(tǒng)、降低血紅蛋白輸氧能力的有害氣體，必須嚴格控制其體積濃度（一百萬體積的空氣中所含污染物的體積數(shù)）。當環(huán)境中CO的濃度超過時，人體就會產(chǎn)生頭暈、乏力等不適感；隨著CO 濃度的增加，會進一步產(chǎn)生頭痛、嘔吐、昏迷等癥狀；當CO 濃度超過時，短期內(nèi)會引起窒息死亡。對密閉空間內(nèi)CO 的控制是其空氣凈化系統(tǒng)的關(guān)鍵。工作原理由于

6、僅有人員活動的密閉小空間內(nèi)CO濃度很低(級，因此與一般較高CO 濃度的情形相比，凈化或者收集CO 的方法具有特殊性。通常采用常溫催化凈化。催化凈化法是在催化劑的作用下，將有害氣體氧化分解成無害物質(zhì)的一類方法的總稱。常溫催化通過催化某些金屬與CO 和O2的反應(yīng)，使CO 進行分解。CO 催化氧化催化劑有Hopcalite(二氧化錳和氧化銅的混合物、復(fù)合氧化物、貴金屬( Pt、Pd、Rh等。據(jù)報道，我國神舟號系列宇宙飛船艙內(nèi)空氣凈化技術(shù)均采用催化凈化。CO 催化劑分為非貴重金屬催化物和貴重金屬催化物。相比于非貴重金屬催化劑，貴重金屬催化劑以Au 為代表，在催化能力上依然出色，并且不存在非貴重金屬遇水

7、汽失效的問題。研究表明，貴重金屬催化劑對CO 在常溫下的氧化反應(yīng)有催化作用，能促使和加快CO 氧化，同時在催化劑的Au含量在5%以下時，催化性能隨著Au 含量的增加而顯著提高。消耗量計算人體在密閉空間中產(chǎn)生CO 量與人是否抽煙以及人的年齡甚至人所處環(huán)境密切相關(guān)。參考文獻可知，每人代謝產(chǎn)生CO 量為5-6 mg/h ,雖然知道機理，不知道具體的反應(yīng)式。目前也不能確定具體藥劑的消耗量。以6mg/h為例，12 人12天，生成的CO為：6*24*12*12=20736mg約為21g，則吸附劑的消耗應(yīng)該不會太大，且能滿足吸附的要求。一氧化碳的密度為1.25g/L，CO的體積為16.8 L。排泄物的收集與

8、處理密閉空間中，人的排泄物如果不能及時的收集、處理，可能由于臭味、病菌的傳播而大大降低救生艙內(nèi)的空氣質(zhì)量，影響被困人員的身心健康。為了避免人體排泄物污染艙內(nèi)環(huán)境, 影響被困人員健康, 艙內(nèi)的廁所必須科學設(shè)計, 妥善收集處理排泄物。國外救生艙中設(shè)置的廁所一般采用化學方法對排泄物進行消毒和處理?；瘜W法主要是利用化學物質(zhì)與糞便污水中的有機物進行化學反應(yīng)，包括加熱氧化、化學氧化、高級氧化等。加熱氧化需要較高的能耗，另外反應(yīng)條件不溫和，存在安全隱患不適用?；瘜W氧化是指利用強氧化劑或其他氧化劑氧化分解污水中污染物質(zhì)以達到凈化污水的一種方法?；瘜W氧化是最終去除污水中污染物質(zhì)的有效方法之一。通過化學氧化，可以使污水中的有機物和無機物氧化分解，從而降低污水的有害物，或使污水中有毒物質(zhì)無害化