Выбор оптимальных условий синтеза продуктов для химической регенерации воздуха в системах жизнеобеспечения человека | Вестник Томского государственного университета. Химия. 2025. № 39. DOI: 10.17223/24135542/39/8

Выбор оптимальных условий синтеза продуктов для химической регенерации воздуха в системах жизнеобеспечения человека

Для поглощения диоксида углерода и других газообразных продуктов жизнедеятельности человека и генерации необходимого для дыхания кислорода в системах жизнеобеспечения (СЖО) пилотируемых орбитальных комплексов и воздушных судов гражданской авиации применяют регенеративные продукты (РП) на основе перекисных соединений щелочных металлов, предпочтительно надпероксида калия (КО2). Предложена технология получения РП, заключающаяся в приготовлении щелочного раствора пероксида водорода (тройная система KOH-H2O2-H2O), его нанесении на матрицу из керамических высокопористых ячеистых материалов (ВПЯМ) и последующей дегидратации. Для предотвращения разложения перекисных продуктов тройной системы KOH-H2O2-H2O был осуществлен поиск веществ, способных выступать в качестве ингибиторов этого процесса, т.е. оказывать стабилизирующий эффект. В качестве стабилизаторов разложения перекисных продуктов предложено использовать сульфат магния, силикат калия и пирофосфат натрия. Экспериментально показано, что лучшим стабилизатором тройной системы KOH-H2O2-H2O при контакте с матрицей из ВПЯМ является сульфат магния, оптимальное мольное соотношение при синтезе регенеративного продукта определено в количестве H2O2/MgSO4 > 700/1.Установлено, что максимальное содержание целевого компонента в продукте синтеза достигается при мольном соотношение H2O2/KOH, равном ~ 1,75. Осуществлена оценка влияния температуры на кинетику процесса разложения перекисных продуктов тройной системы KOH-H2O2-H2O в присутствии матрицы из ВПЯМ. Показано, что при реализации производственного цикла целесообразно поддерживать температуру тройной системы KOH-H2O2-H2O не выше 25°С. Разработан технологический процесс синтеза из пероксида водорода и гидроксида калия регенеративного продукта на матрице из ВПЯМ. Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Скачать электронную версию публикации

Загружен, раз: 2

Ключевые слова

системы жизнеобеспечения, регенерация воздуха, пилотируемые летательные аппараты, керамические высокопористые ячеистые материалы (ВПЯМ), матрицы, надпероксид калия, пероскид водорода, гидроксид калия, стабилизаторы, сульфат магния, дегидратация, оптимальные условия синтеза

Авторы

ФИО	Организация	Дополнительно	E-mail
Захаров Иннокентий Викторович	АО «Технодинамика»	начальник отдела систем жизнеобеспечения	inokentyz@yandex.ru
Грунский Владимир Николаевич	Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева	доктор технических наук, заведующий кафедрой общей химической технологии	grunskii.v.n@muctr.ru
Ферапонтов Юрий Анатольевич	АО «Росхимзащита»	кандидат технических наук, начальник отдела химии и новых химических технологий	iuryferapontov@yandex.ru
Ферапонтова Людмила Леонидовна	АО «Росхимзащита»	кандидат технических наук, начальник сектора лаборатории новых химических продуктов и технологий химической регенерации воздуха (Лаборатория № 1) отдела химии и новых химических технологий	ferapontova2005@yandex.ru
Гаспарян Микаэл Давидович	Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева	доктор технических наук, профессор кафедры общей химической технологии	gasparian.m.d@muctr.ru

Всего: 5

Ссылки

Ракетно-космическая корпорация «Энергия» имени С.П. Королева в первом десятиле тии ХХІ века. М. : РКК «Энергия», 2011. 832 с.

Вольнов И.И. Перекисные соединения щелочных металлов. М. : Наука, 1980. 161 с.

Захаров И.В., Ферапонтова Л.Л., Ферапонтов Ю.А., Путин С.Б. Системы жизнеобес печения пилотируемых космических кораблей и судов гражданской авиации, методика оценки дисперсного состава перекисных соединений щелочных металлов // Альтернативная энергетика и экология. 2021. № 25-27 (382-384). С. 147-159.

Грунский В.Н., Гаспарян М.Д., Захаров И.В., Ферапонтов Ю.А. и др. Продукты для химической регенерации воздуха в системах жизнеобеспечения человека на основе керамических высокопористых блочно-ячеистых материалов // Огнеупоры и техническая керамика. 2021. № 3-4. С. 14-19.

Пат. 2765943 РФ. МПК С04В 38/00. Способ получения керамических высокопористых блочно-ячеистых регенеративных материалов / Ферапонтов Ю.А., Захаров И.В., Грунский В.Н., Гаспарян М.Д. Заявл. 17.11.2021; опубл. 07.02.2022; бюл. № 4. 9 с.

Ферапонтов Ю.А., Жданов Д.В., Ульянова М.А. и др. К вопросу о выборе стабилиза тора взаимодействия щелочи и пероксида водорода при синтезе супероксида калия // Журнал прикладной химии. 2003. Т. 76, вып. 11. С. 1909-1910.

Ферапонтов Ю.А., Ульянова М.А., Жданов Д.В. Влияние материала реактора на ста бильность щелочного раствора пероксида водорода // Химическая технология. 2005. № 1. С. 15-18.

Химия и технология перекиси водорода / под ред. Г.А. Серышева. Л. : Химия, 1984. 200 с.

Макаров С.З., Добрынина Т.А. Изучение систем с концентрированной перекисью водорода. Сообщение 9. Тройная система LiOH-H2O2-H2O. // Известия АН СССР. Отделение химических наук. 1955. № 3. С. 411-414.

Ферапонтов Ю.А., Ульянова М.А., Сажнева Т.В. Кинетика и механизм распада перекисных соединений жидкой фазы системы KOH-H2O2-H2O в емкостях из различных материалов // Журнал прикладной химии. 2009. Т. 82, вып. 5. С. 772-777.

Ferapontov Yu.A., Ulyanova M.A, Sazhneva T.V. Parameters of Li2O2'№O Crystallization from the LiOH-H2O2-H2O Ternary System // Russian Journal of Inorganic Chemistry. 2008. Vol. 53 (10). P. 1635-1640.

Шамб У., Сеттерфилд Ч., Вентворс Р. Перекись водорода. М. : Иностр. лит., 1958. 578 с.

Пат. 2500613 РФ. МПК С01В 15/37. Способ стабилизации щелочного раствора пероксида водорода / Ферапонтова Л.Л., Ферапонтов Ю.А., Путин С.Б. Заявл. 27.06.2013; опубл.10.12.2013; бюл. № 34.

Пат. 2810279 РФ. МПК С01В 38/00. Способ получения продукта для химической регенерации воздуха в системах жизнеобеспечения пилотируемых летательных аппаратов / Ферапонтов Ю.А., Захаров И.В., Гаспарян М.Д., Грунский В.Н., Заявл. 15.02.2022; опубл. 25.12.2023; бюл. № 4. 9 с.

Seyb E., Kleinberg J. Determination of superoxid oxygen // J. Am. Chem. Soc. 1951. Vol. 73. Art. 2308.

Ферапонтов Ю.А., Ульянова М.А., Путин С.Б. и др. Регенеративные продукты нового поколения: технология и аппаратурное оформление. М. : Машиностроение-1,2007. 156 с.

Эммануэль Н.М., Кнорре Д.Г. Курс химической кинетики. М. : Высш. школа, 1962. 414 с.