二氧化碳吸附剂静态吸附性能的实验

　　二氧化碳去除剂用于指定空间空气中的二氧化碳净化,确保人员生存和设备正常工作,通常包括物理吸收剂和化学吸附剂。物理吸收剂利用不同情况下二氧化碳在特定吸收材料中的溶解量不同,来达到对空间内二氧化碳的移除,如固态胺[1]、沸石分子筛[2～5]、乙醇胺[6]等;化学吸附剂利用化学吸附反应来去除二氧化碳,生成无污染新产物,常用化学吸附剂有碱石灰、过氧化钠、氢氧化锂、氢氧化锂—活性炭复合材料[7]等。使用化学吸附材料对二氧化碳进行净化时,影响吸附效率的主要因素是材料的用量和材料颗粒与二氧化碳分子接触反应的表面积[8],同时吸附过程中的环境温湿度和二氧化碳初始浓度也有一定影响[9],为了寻求高效、高密度二氧化碳吸附剂,并测试温度和湿度对二氧化碳吸附过程的影响,笔者试制了一种固态二氧化碳吸附片剂,并对其静态放置时的吸附性能进行了实验。

　　1　二氧化碳静态吸附实验

　　1.1　实验原理

　　氢氧化锂(LiOH)在空气中极易与二氧化碳(CO2)反应生成碳酸锂生成碳酸锂常采用苛化法对其进行回收利用[10],以避免对环境空气造成污染,其化学反应方程式如下[11]:

　　该反应为放热过程,反应过程中,生成热量足以使生成水分完全气化,在外界空气热对流作用下,部分氢氧化锂粉末会散发到空气中。为防止实验过程中粉末散发造成人员皮肤腐蚀,可采用高压工艺对氢氧化锂粉末进行压片处理,并通过静态吸附实验检验其对二氧化碳的吸附性能。

　　1.2　实验准备

　　1.2.1　氢氧化锂片剂的制备工艺

　　将羧甲基纤维素钠与无水氢氧化锂按质量比5∶8放置入V-5型混合机中进行密闭混合,3 h后取料,通过ZP01-Ι型单冲压片机压缩成5 mm×10 mm药柱,将成型试样放入20目标准分样筛中进行振动、过筛,剔除带粉不合格试样,所制得吸附片剂如图1所示。

　　1.2.2　实验台

　　为了测试氢氧化锂片剂的吸附性能,在密闭室对其进行二氧化碳静态吸附测试。测试实验台的组成包括:KFR-40GWHX型壁挂式空调,YC-B741型加湿器,室顶扰动风扇, 7001P型CO2检测仪。实验台结构,如图2所示。

　　1.3　实验步骤

　　测试温度和湿度对片剂吸附性能影响的实验步骤如下：

　　(1)对小室进行全密封处理,同时利用标准温湿度计校对空调和加湿器的温湿度值;

　　(2)开启空调、风扇和加湿器,设定小室内温湿度值,使密封室内温湿度稳定(10 min内温度变化不超过1°C,湿度变化不超过1%);

　　(3)打开气瓶流量计向小室内充入二氧化碳气,控制浓度到5 000～6 000 mL/m3,关闭流量计后,观察二氧化碳检测仪的读数,当读数在5 min内变化不超过±10 mL/m3时,认为密封室内二氧化碳浓度稳定;