一種二氧化碳吸收劑的存儲(chǔ)性能研究

周渝淞 牛同鋒 王文平

摘 ?????要：二氧化碳吸收劑的存儲(chǔ)方法有很多種，而對吸收劑采用真空密封包裝后放于玻璃干燥器中進(jìn)行存儲(chǔ)是一種行之有效的方法。對一種二氧化碳吸收劑的存儲(chǔ)性能進(jìn)行了研究，研究結(jié)果表明：對吸收劑進(jìn)行真空包裝能夠有效地隔離環(huán)境大氣中的水汽和二氧化碳，可以較好地保護(hù)好吸收劑;而將真空包裝好的吸收劑放于干燥器中存儲(chǔ)，可以更好的保護(hù)好吸收劑;在吸收劑的存儲(chǔ)過程中，一定溫度和真空度下，吸收劑的穩(wěn)定性很好。

關(guān) ?鍵 ?詞：空氣凈化;CO2吸收;存儲(chǔ)

中圖分類號(hào)：R852.83;V416.5 ??文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ??????文章編號(hào)： 1671-0460（2019）02-0265-04

Abstract： There are many ways to store carbon dioxide absorbent， and it is an effective method to store the absorbent after vacuum packing in glass dryer. In this paper， the storage performance of a carbon dioxide absorbent was studied. The results show that the vacuum packaging of absorbent can effectively isolate the water vapor and carbon dioxide in the atmosphere and well protect the absorbent; Storing the absorbent in the dryer can better protect the absorbent; The absorbent is stable at a certain temperature and vacuum during the storage of the absorbent.

Key words： Air purification; Carbon dioxide absorption; Storage

二氧化碳的濃度對人體的生理健康有著重要的的作用和影響。通常情況下，我們?nèi)粘Ｉ钪兴幍沫h(huán)境大氣中二氧化碳在空氣中的含量（體積分?jǐn)?shù)）約為0.03%～0.04%。不少文獻(xiàn)資料研究表明，當(dāng)人體從所處的環(huán)境大氣中吸入的二氧化碳的濃度大于1.5%時(shí)，就能夠?qū)е氯梭w呼吸困難和呼吸頻率加快、改變血液pH值、減弱人的活動(dòng)能力等;當(dāng)吸入的二氧化碳濃度高于3%時(shí)，更會(huì)導(dǎo)致人頭疼、眩暈、和惡心等不良反應(yīng);當(dāng)吸入的二氧化碳濃度高于6%～8%時(shí)，甚至可造成昏迷和死亡[1-3]。由此可見，控制人體所處的環(huán)境大氣中的二氧化碳濃度顯得極為重要，特別是在密閉空間等由于空氣不流通而導(dǎo)致二氧化碳容易積聚的地方尤為緊迫，因?yàn)檫@不僅直接關(guān)系到人體的生理健康，甚至更是威脅到人體的生命安全。

目前對二氧化碳的凈化方法主要有物理凈化法、生物凈化法和化學(xué)吸收法。物理凈化法主要包括環(huán)境通氣、換氣和膜分離方法。生物凈化法包括利用藻類、綠色植物等將二氧化碳去除;化學(xué)吸收法主要是采用一定的化學(xué)物質(zhì)，利用化學(xué)反應(yīng)原理將二氧化碳吸收反應(yīng)掉，從而達(dá)到凈化二氧化碳的目的，其采用的化學(xué)物質(zhì)主要有一乙醇胺、超氧化鉀、堿石灰和氫氧化鋰等。氫氧化鋰易于生產(chǎn)制造、價(jià)格也比較低廉，并且具有優(yōu)異的二氧化碳吸收性能。氫氧化鋰不僅分子量相對較小，而且由于其本身是強(qiáng)堿能夠與二氧化碳發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)非常徹底，從反應(yīng)原理上分析計(jì)算可知，如果氫氧化鋰與二氧化碳在接觸面積充分的情況下，理論上1 g氫氧化鋰能夠吸收0.9 g多二氧化碳[4，5]。普通人一天只需750 g就足以將呼出的二氧化碳全部吸收。正是氫氧化鋰的優(yōu)異性能，使得氫氧化鋰型二氧化碳吸收劑（以下簡稱吸收劑）在二氧化碳凈化領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。

由于環(huán)境大氣中普遍存在著二氧化碳和水汽，這兩種氣體很容易被吸收劑吸收和反應(yīng)，從而造成吸收劑的部分失效甚至報(bào)廢，使得產(chǎn)品無法使用，造成不必要的浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)上的損失。因此吸收劑的存儲(chǔ)就必須考慮將吸收劑與環(huán)境大氣進(jìn)行有效的隔離。吸收劑的存儲(chǔ)方法有很多種，可以根據(jù)具體的需求來選擇具體的實(shí)施，但存儲(chǔ)方便又便宜對吸收劑的使用，而且經(jīng)濟(jì)性好的一種方法就是對吸收劑采用真空密封包裝后放于玻璃干燥器中進(jìn)行存儲(chǔ)。對吸收劑的存儲(chǔ)性能進(jìn)行研究，可以更好地了解和掌握吸收劑的具體存儲(chǔ)性能，從而能夠行之有效地采取相對應(yīng)的措施對吸收劑進(jìn)行防護(hù)，這樣可以提高和延長吸收劑的存儲(chǔ)時(shí)間，能夠滿足更長的產(chǎn)品壽命周期的使用要求。

1 ?吸收劑的包裝

真空包裝就是采用真空包裝機(jī)，真空包裝機(jī)如圖1所示，在已經(jīng)設(shè)好的一定的真空度和已經(jīng)調(diào)試好具有很好熱熔封口密封效果的熱熔封口時(shí)間下，將真空包裝袋抽成真空，并熱熔把吸收劑真空密封包裝起來的方式。采用這種包裝方式可以將包裝袋里的空氣抽掉，同時(shí)實(shí)現(xiàn)吸收劑跟環(huán)境大氣的隔離，從而能夠有效的保護(hù)好吸收劑，減少與環(huán)境大氣中的二氧化碳和水汽接觸而使得吸收劑失效。具體的實(shí)施方法就是將吸收劑裝到真空包裝密封袋里，用真空包裝機(jī)抽到一定的真空度將真空包裝袋抽成真空，并在設(shè)定好的熱熔時(shí)間內(nèi)熱熔封口，實(shí)現(xiàn)對吸收劑的真空密封包裝，同時(shí)可以采用雙層真空包裝真空密封包裝，以增強(qiáng)真空密封包裝和隔離環(huán)境大氣的效果。

2 ?吸收劑的存儲(chǔ)

2.1 ?存儲(chǔ)過程中的反應(yīng)原理

吸收劑在存儲(chǔ)的過程中，由于可能暴露在環(huán)境大氣中，造成與環(huán)境大氣中的二氧化碳和水汽接觸而發(fā)生吸收和反應(yīng)，造成吸收劑的部分失效甚至完全報(bào)廢，其反應(yīng)的原理如公式（1）和公式（2）所示[6，7]。

從反應(yīng)原理可以知道，對吸收劑的存儲(chǔ)其主要就是隔離吸收劑跟環(huán)境大氣的接觸，減少和杜絕與環(huán)境大氣中的二氧化碳和水汽與吸收劑接觸而被吸收和反應(yīng)。

2.2 ?吸收劑的存儲(chǔ)和試驗(yàn)

將已經(jīng)真空密封包裝好的吸收劑存放在普通玻璃干燥器中，玻璃干燥器如圖2所示。玻璃干燥器的密封端面涂抹少許用于密封的硅脂，這樣蓋好端蓋后更加有利于密封隔絕環(huán)境大氣，使得環(huán)境大氣中的水汽和二氧化碳難以進(jìn)入到玻璃干燥中。存放在玻璃干燥器中的吸收劑，在一定的時(shí)間間隔時(shí)對其進(jìn)行稱量監(jiān)測，并記錄吸收劑的增重情況?？紤]到作為對比，一種情況是將一些已經(jīng)真空包裝好的吸收劑直接放置在環(huán)境大氣中，也同樣在相同的時(shí)間間隔時(shí)對其進(jìn)行稱量監(jiān)測，并記錄其吸收劑的增重情況;另外一種情況就是直接將未經(jīng)過真空包裝的吸收劑暴露放置于環(huán)境大氣中，在一定的時(shí)間間隔時(shí)對其進(jìn)行稱量監(jiān)測，并記錄其增重情況。

2.3 ?吸收劑的穩(wěn)定性試驗(yàn)

吸收劑在存儲(chǔ)過程中，其存儲(chǔ)環(huán)境的溫度和真空度有可能發(fā)生變化，從而可能會(huì)對吸收性的穩(wěn)定性造成不良的影響。因此對吸收劑存儲(chǔ)時(shí)，一定時(shí)間內(nèi)在一定的溫度和真空度條件下的穩(wěn)定性進(jìn)行試驗(yàn)，考慮到存儲(chǔ)和使用時(shí)的真實(shí)情況，選取一定的溫度和真空度進(jìn)行吸收劑的穩(wěn)定性試驗(yàn)。試驗(yàn)的具體操作過程是：將真空烘箱加熱到一定的預(yù)設(shè)溫度，開啟真空泵將真空烘箱的真空度抽取到一定的真空度，保持溫度和真空度下，48 h后對吸收劑的重量進(jìn)行稱重監(jiān)測，記錄其增重情況。試驗(yàn)的過程中，根據(jù)需要可以調(diào)整真空烘箱的溫度或真空度，以獲得試驗(yàn)對不同的溫度或真空度的需求，真空烘箱如圖3所示。

3 ?試驗(yàn)結(jié)果和分析

未經(jīng)過真空包裝的吸收劑直接暴露放置在環(huán)境大氣中的增重曲線如圖4所示。

從圖4可以知道，隨著時(shí)間的變化，未經(jīng)過真空吸收劑對所處環(huán)境大氣中的二氧化碳和水汽吸收得比較快，按每小時(shí)對其增重進(jìn)行監(jiān)測都可以很明顯地發(fā)現(xiàn)吸收劑增重的變化，而且吸收劑增重平均每小時(shí)已經(jīng)超過了1 g。由于吸收劑沒有經(jīng)過真空包裝直接放置于環(huán)境大氣中，吸收劑能夠直接與環(huán)境大氣中的二氧化碳和水汽接觸，從而能夠比較快速的吸收和反應(yīng)所接觸的二氧化碳和水汽，而且環(huán)境大氣是相通的，氣體的擴(kuò)散很快，被吸收和反應(yīng)的二氧化碳和水汽很快就會(huì)得到補(bǔ)充，繼續(xù)跟吸收劑接觸而被吸收和反應(yīng)掉，從而在一定時(shí)間內(nèi)都能夠支持吸收劑較快的增重。隨時(shí)間變化吸收劑的增重不是很均勻，由于隨著時(shí)間的變化，環(huán)境大氣中的溫度和濕度會(huì)有一定的波動(dòng)，從而導(dǎo)致吸收劑吸收和反應(yīng)掉所接觸的二氧化碳和水汽的速度有變化，其增重隨時(shí)間的變化也相應(yīng)的有波動(dòng)。

從圖5可以知道，隨著時(shí)間的變化，真空包裝的吸收劑對所處環(huán)境大氣中的二氧化碳和水汽吸收得比較慢，按每3個(gè)月對其增重進(jìn)行稱量監(jiān)測才可以明顯的發(fā)現(xiàn)吸收劑增重的變化，而且吸收劑平均每個(gè)月的增重也大約只有0.5 g。由于對吸收劑進(jìn)行了真空包裝，可以較好地隔離吸收劑與環(huán)境大氣中的二氧化碳和水汽的直接接觸，環(huán)境大氣中的二氧化碳和水汽只有不斷地滲透進(jìn)真空包裝袋里才能夠與吸收劑接觸而被吸收和反應(yīng)掉，而這個(gè)滲透過程使比較緩慢的，需要一定的時(shí)間來完成才能積累一定量的二氧化碳和水汽，所以吸收劑的增重比較慢。隨著時(shí)間的變化，吸收劑的增重也是不均勻的，開始的階段最快。環(huán)境大氣中的二氧化碳和水汽滲透進(jìn)真空包裝袋，會(huì)優(yōu)先被先接觸到的那一部分吸收劑吸收和反應(yīng)，之后才繼續(xù)被其他部分的吸收劑吸收和反應(yīng)，所以開始階段吸收劑的增重最快，而且由于各個(gè)時(shí)間段內(nèi)，隨著季節(jié)的變化，環(huán)境大氣溫度和濕度也會(huì)不同，這些會(huì)導(dǎo)致環(huán)境大氣中的二氧化碳和水汽含量的波動(dòng)，從而使得吸收劑增重的也會(huì)出現(xiàn)不同。

真空包裝的吸收劑放置在玻璃干燥器中（其中某一吸收劑）的增重曲線如圖6所示。

從圖6可以知道，隨著時(shí)間的變化，放置在玻璃干燥器中的真空包裝吸收劑對環(huán)境中的二氧化碳和水汽的吸收很慢，按每9個(gè)月來看吸收劑的增重都不是很明顯，也才只有0.1 g，而吸收劑平均每年的增重也才大約為0.13 g。這是由于吸收劑放置在玻璃干燥器中存儲(chǔ)，玻璃干燥器的端蓋密封面也簡單涂抹了硅脂，使得玻璃干燥器得到了很好的密封，能夠很大程度地隔離環(huán)境大氣，使得環(huán)境大氣中的二氧化碳和水汽難以進(jìn)入到玻璃干燥中，同時(shí)由于對吸收劑也進(jìn)行了真空包裝，其本身也能夠起到隔離吸收劑與玻璃干燥器中的二氧化碳和水汽接觸的作用，兩種隔離作用下使得玻璃干燥器中的吸收劑增重很慢。

隨著時(shí)間的變化，吸收劑的增重也是很均勻的。因?yàn)椴ＡЦ稍锲饕呀?jīng)很好地隔絕了環(huán)境大氣，吸收劑只能吸收和反應(yīng)掉玻璃干燥器中滲透進(jìn)真空包裝袋的二氧化碳和水汽，干燥器中的二氧化碳和水汽被吸收和反應(yīng)掉后得不到補(bǔ)充，所以吸收劑后面的增重都是很少甚至幾乎沒有，只是每回進(jìn)行稱重監(jiān)測需要打開干燥器而放進(jìn)部分環(huán)境大氣才導(dǎo)致吸收劑有一定的增重。

真空包裝的吸收劑48 h內(nèi)在一定溫度、不同真空度下的穩(wěn)定性如表1所示。

從表2可以知道，真空包裝的吸收劑在正常的存儲(chǔ)過程中，一定時(shí)間內(nèi)，在一定的真空度和不同的溫度下，吸收劑的穩(wěn)定性也很好。這是由于組成吸收劑的各種成份它們本身的熔點(diǎn)或揮發(fā)溫度都比一般的存儲(chǔ)環(huán)境溫度高得多，所以在一般的正常存儲(chǔ)環(huán)境溫度中，這些成份都不會(huì)發(fā)生變化，這就使得吸收劑能夠相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定，在正常存儲(chǔ)的過程中不會(huì)出現(xiàn)吸收劑負(fù)增重的情況。

4 ?結(jié) 論

（1）對吸收劑進(jìn)行真空包裝，能夠比較有效的隔離環(huán)境大氣中的二氧化碳和水汽，能夠很好的保護(hù)吸收劑。

（2）將真空包裝的吸收劑放于干燥器中存儲(chǔ)，能夠有效的隔絕環(huán)境大氣，能夠更好地保護(hù)吸收劑。

（3）吸收劑在正常的存儲(chǔ)環(huán)境中，一定的溫度和真空度下，吸收劑的穩(wěn)定性很好。

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