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基本信息

項(xiàng)目名稱(chēng)：
便攜式自動(dòng)控溫制氧機(jī)設(shè)計(jì)
小類(lèi)：
能源化工
簡(jiǎn)介：
本作品的一方面是依據(jù)高錳酸鉀在高溫下受熱分解釋放氧氣的原理制取氧氣。將高錳酸鉀和蒙脫土進(jìn)行插層復(fù)合，得到了一種性能更加優(yōu)良的納米復(fù)合材料，這樣在一定程度上實(shí)現(xiàn)了氧氣緩釋的目的。本作品的另一方面是一實(shí)用新型，提供了與上述復(fù)合材料相配套的一種便攜式自動(dòng)控溫制氧機(jī)。
詳細(xì)介紹：
本作品的一方面是依據(jù)高錳酸鉀在高溫下受熱分解釋放氧氣的原理制取氧氣。將高錳酸鉀和蒙脫土進(jìn)行插層復(fù)合，得到了一種性能更加優(yōu)良的納米復(fù)合材料，這樣在一定程度上實(shí)現(xiàn)了氧氣緩釋的目的。 在上述原理的基礎(chǔ)上本研究采用超聲法首先制得分散均勻的納米粉體——高錳酸鉀粉體，再利用超聲及集熱式恒溫磁力攪拌過(guò)程制備了高錳酸鉀/無(wú)機(jī)蒙脫土復(fù)合材料，并應(yīng)用透射電子顯微鏡、紅外光譜分析儀、X射線衍射分析儀、熱失重分析儀等對(duì)不同高錳酸鉀含量的高錳酸鉀/無(wú)機(jī)蒙脫土復(fù)合材料的形貌及結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。測(cè)試結(jié)果表明，該材料在微觀上以納米級(jí)分散，分布均勻，力學(xué)相容性等方面均有顯著的提高。 本作品的另一方面是一實(shí)用新型，提供了與上述復(fù)合材料相配套的一種便攜式自動(dòng)控溫制氧機(jī)，其特點(diǎn)在于：用導(dǎo)氣管連接加熱制氧部分裝置及凈化潤(rùn)濕、暫存緩沖部分裝置。本裝置的優(yōu)點(diǎn)是：構(gòu)件少，無(wú)切換閥門(mén)等易損件，故障率低；可根據(jù)需要連續(xù)或間歇式的制氧，無(wú)負(fù)壓和變壓過(guò)程，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，體積??；電源加熱方便易得，加熱可通過(guò)單片機(jī)自動(dòng)控溫，隨制隨停；由蓄電池，無(wú)外界電源時(shí)仍可制氧。 另外，本實(shí)用新型提供了一種便攜式制氧機(jī)的外觀設(shè)計(jì)方案，其特點(diǎn)在于：1、重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小；2、設(shè)有拉手和提手，攜帶方便，根據(jù)需要可拉可提；3、適用于營(yíng)房、病房、辦公室、住宅和保健場(chǎng)所，也適人員外出攜帶；4、工作穩(wěn)定可靠，無(wú)需專(zhuān)門(mén)操作人員特別照管，安全可靠，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足。 在本實(shí)驗(yàn)及其裝置的設(shè)計(jì)中，實(shí)驗(yàn)條件溫和，操作簡(jiǎn)便， 成本低廉，同時(shí)在醫(yī)學(xué)和生活中都將有著廣闊的應(yīng)用，如果將 其投入工業(yè)生產(chǎn)，一定會(huì)有著良好的應(yīng)用前景。

作品專(zhuān)業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

本設(shè)計(jì)提供了一種便攜式自動(dòng)控溫制氧機(jī)，主要研究了一種新型實(shí)用固體儲(chǔ)氧材料即將過(guò)氧碳酸鈉嵌入蒙脫土中，重點(diǎn)研究利用過(guò)氧碳酸鈉與水反應(yīng)的主產(chǎn)物氧氣儲(chǔ)存以備使用，并將其副產(chǎn)物碳酸鈉循環(huán)利用，最后設(shè)計(jì)制作一種簡(jiǎn)便易攜帶的裝置來(lái)儲(chǔ)存氧氣，使裝置內(nèi)的物質(zhì)能夠多次循環(huán)利用制造氧氣，以備更多的人群廣泛使用。 我們首先用濕法工藝制備過(guò)氧碳酸鈉，將飽和碳酸鈉水溶液與一定濃度的過(guò)氧化氫水溶液加入間歇式或連續(xù)式結(jié)晶器中，添加適當(dāng)?shù)倪^(guò)氧碳酸鈉穩(wěn)定劑，控制反應(yīng)溫度進(jìn)行反應(yīng)得到過(guò)氧碳酸鈉料漿，經(jīng)結(jié)晶、過(guò)濾、干燥而得產(chǎn)品。由于濕法工藝的反應(yīng)是在溶液中進(jìn)行，工藝簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟，操作容易，產(chǎn)品質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定，因此濕法工藝是目前國(guó)內(nèi)外普遍采用的方法。常用的溶劑法工藝流程如下： 配好的碳酸鈉溶液加入反應(yīng)器，然后加入有機(jī)溶劑(乙醇或異丙醇) ，并加可溶性鎂鹽和硅酸鈉穩(wěn)定劑，此時(shí)加入一定濃度的過(guò)氧化氫，反應(yīng)溫度控制在0～5 ℃，生成的過(guò)氧碳酸鈉經(jīng)離心分離、干燥為成品，,母液蒸餾回收溶劑后循環(huán)使用。然后將過(guò)氧碳酸鈉嵌入載體蒙脫土中制成固體混合物，由于雙氧水在二氧化錳催化下產(chǎn)生水和氧氣，因此可以利用過(guò)氧碳酸鈉復(fù)合物與水反應(yīng)，產(chǎn)生碳酸鈉和氧氣，并將該步產(chǎn)生的氧氣與雙氧水產(chǎn)生的氧氣一起儲(chǔ)存起來(lái)。我們還利用自行設(shè)計(jì)的裝置將反應(yīng)物過(guò)氧碳酸鈉復(fù)合物和雙氧水，主產(chǎn)物氧氣，副產(chǎn)物碳酸鈉各自?xún)?chǔ)存起來(lái)，讓這些物質(zhì)在使用時(shí)能夠有序有效的通過(guò)控制裝置進(jìn)行反應(yīng)。

科學(xué)性、先進(jìn)性

本設(shè)計(jì)中的所用到的過(guò)氧碳酸鈉不僅制備工藝簡(jiǎn)單、原料易得，而且用途相當(dāng)廣泛，是一種具有很大發(fā)展前途的新型氧化劑。我國(guó)雖然有些地區(qū)開(kāi)始了過(guò)氧碳酸鈉生產(chǎn)，但生產(chǎn)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)的需要，與日本、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家相比，只處于初級(jí)階段并且受生產(chǎn)規(guī)模較小(一般為千t/a 規(guī)模)、原材料價(jià)格偏高、過(guò)氧化氫質(zhì)量及生產(chǎn)過(guò)程中有效氧損失等因素的影響,成本較高,在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。尤其在醫(yī)用方面需要投入財(cái)力與精力來(lái)研究，發(fā)揮過(guò)氧碳酸鈉的巨大潛能，在急用時(shí)能為人們提供高效清潔的氧氣。 在本設(shè)計(jì)中首先制備出過(guò)氧碳酸鈉固體，并將其嵌入載體蒙脫土中，通過(guò)一定的有效控制方法使其與水反應(yīng)產(chǎn)生大量氧氣，能夠在急用時(shí)通過(guò)一定的裝置將氧氣及時(shí)釋放出來(lái)供醫(yī)用。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

該作品在2010年9月參加西北師范大學(xué)舉辦的第八屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽中榮獲三等獎(jiǎng)。 該作品已經(jīng)向國(guó)家專(zhuān)利局提出申請(qǐng)并已獲得授權(quán)專(zhuān)利

作品所處階段

中試階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

普通許可

作品可展示的形式

樣品

使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

本作品立意新穎，原理簡(jiǎn)單，成本低廉，有利于進(jìn)一步規(guī)?；a(chǎn)。儀器裝置與實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)進(jìn)過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撜撟C，達(dá)到了較高的技術(shù)水平?？勺鳛獒t(yī)院、家庭以及野外使用的便攜式儲(chǔ)氧設(shè)備使用，其可循環(huán)制氧的構(gòu)思充分體現(xiàn)了綠色環(huán)保的思想，在上述領(lǐng)域應(yīng)具有較高的開(kāi)發(fā)前景。

同類(lèi)課題研究水平概述

目前在國(guó)內(nèi)外較少有便攜式制樣機(jī)的設(shè)計(jì)，本研究處于較高水平
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