Способ получения кислорода Советский патент 1992 года по МПК C01B13/02 

Изобретение относится к способам химической генерации газов, в частности кислорода в системах, требующих компактного автономного источника кислорода, например, в медицине, для обогащения воды кислородом в аквариумах, для проращивания семян и т.д.

Известен способ получения стабильных потоков кислорода за счет постепенного дозированного введения катализатора.- гранулированного диоксида марганца - в растворы пероксида водорода. Недостаток указанного способа заключается в том, что он не допускает повторного использования катализатора, газовый поток нерегулируем: после введения катализатора генерацию газа невозможно остановить, замедлить или ускорить.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ получения кислорода, согласно которому формованный в единый блок диоксид марганца вводят в раствор пероксида водорода. В отличие от известного способа этот способ допускает частичное регулирование газового потока.

Недостаток данного способа состоит в том, что за счет блокирования поверхности катализатора пузырьками газа интенсивность газового потока быстро падает. Увеличение количества активных центров на поверхности каталитического блока обеспечивается специальными приспособлениями, что требует подвода энергии и усложняет способ.

Целью изобретения является обеспечение возможности регулирования процесса генерации кислорода.

На чертеже изображена схема генератора, реализующего предлагаемый способ.

Пример 1. Каталитический цилиндрический блок формуют из тонкоизмельченной смеси порошков диоксида марганца и перхлората калия. Способ реализуют в генераторе, включающем реакционный сосуд 1 емкостью 300 см3, каталитический блок 2, отверстие 3 для выхода газа и загрузочное отверстие с крышкой 4 и держателем каталитического блока 5. Каталитический блок

VI

кэ со о кэ о

закрепляют в держателе 5, устроенном так, что рабочей поверхностью является только торцовая часть каталитического блока (поверхность составляет 1,8.1 см2).

В реакционный сосуд 2 помещают 132 г раствора пероксида водорода определенной концентрации (2,5%; 5,0%; и 10,0%). Генерация кислорода начинается сразу при погружении каталитического блока 2 в реактор 1. Обьем выделяющегося через отверстие 3 кислорода измеряют газовой бюреткой. Разложение раствора пероксида водорода проводят при 20°С.

В табл. 1 приведены данные о скорости генерации кислорода и времени разложения пероксида водорода при использовании разных составов катализатора.

Как следует из табл. 1, увеличение содержания КСЮ4 в каталитическом блоке приводит к снижению средней скорости выделения кислорода и увеличению времени полного разложения НаОа- Средняя скорость выделения кислорода зависит от первоначально взятой концентрации раствора НгОг и увеличивается с ростом концентрации лероксйда водорода.

Проведение разложения растворов пероксида водорода в присутствии каталитических блоков, содержащих менее 90,0% KCIO/j, приводит к очень быстрому (менее 10 мин) выделению кислорода и невозможности повторного использования каталитического блока из-за разрушения его поверхности. Использование блоков, содержащих более 99 ,4% КСЮ4, приводит либо к неполному расходованию кислородоносителя, либо к значительному падению интенсивности газового потока в конце разложения, когда концентрация кислородоносителя невелика. При использовании каталитического блока, состоящего только из Мп02. распад растворов N262 носит характер взрыва.

Пример 2. В табл. 2 приведены данные по разложению 5,0%-ного раствора пероксида водорода в присутствии катализатора, содержащего 97,5% KCICM с разной

рабочей поверхностью.

Условия проведения опытов не отличаются от условий, описанных в примере 1.

Как следует из табл. 2, интенсивность газового потока возрастает, а время разложения растворов уменьшается при увеличе- нии площади рабочей поверхности каталитического блока, что позволяет регулировать интенсивность газового потока. В предлагаемом способе при разложении раствора пероксида водорода активация катализатора осуществляется за счет введения в состав катализатора перхлората калия. Время полного разложения кислородоносителя определяется составом катализатора, а интенсивность газового потока - еще и исходной концентрацией водного раствора Н202. Интенсивность потока кислорода можно также регулировать изменением площади рабочей поверхности

каталитического блока.

Таким образом, предлагаемый способ получения кислорода по сравнению с известным позволяет регулировать интенсивность выделения кислорода и получать

стабильный газовый поток длительное время.

Формула изобретения Способ получения кислорода, включающий разложение водного раствора, генерирующего кислород, при введении в него формованного в блок катализатора, содержащего диоксид марганца, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности регулирования процесса генерации, в качестве водного раствора используют раствор пероксида водорода, процесс ведут на катализаторе, в который дополнительно вводят перхлорат калия в количестве 90,0-99,4 мае. %.

Т а б л и ц а 1

Изобретение относится к способам химической генерации газов и позволяет обес- печить возможность регулирования процесса генерации кислорода. Предложен способ получения кислорода, заключающийся в том, что в качестве водного раствора используют раствор пероксида водорода, процесс ведут на катализаторе, в который дополнительно вводят перхлорат калия в количестве 90,0-99,4 мае.%. 2 табл., 1 ил.

Таблица2

f%

-1

-г