基本信息
- 項目名稱：
- 便攜式自動控溫制氧機設計
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 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行插層復合，得到了一種性能更加優(yōu)良的納米復合材料，這樣在一定程度上實現(xiàn)了氧氣緩釋的目的。本作品的另一方面是一實用新型，提供了與上述復合材料相配套的一種便攜式自動控溫制氧機。
- 詳細介紹：
- 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行插層復合，得到了一種性能更加優(yōu)良的納米復合材料，這樣在一定程度上實現(xiàn)了氧氣緩釋的目的。 在上述原理的基礎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程制備了高錳酸鉀/無機蒙脫土復合材料，并應用透射電子顯微鏡、紅外光譜分析儀、X射線衍射分析儀、熱失重分析儀等對不同高錳酸鉀含量的高錳酸鉀/無機蒙脫土復合材料的形貌及結(jié)構(gòu)進行了研究。測試結(jié)果表明，該材料在微觀上以納米級分散，分布均勻，力學相容性等方面均有顯著的提高。 本作品的另一方面是一實用新型，提供了與上述復合材料相配套的一種便攜式自動控溫制氧機，其特點在于：用導氣管連接加熱制氧部分裝置及凈化潤濕、暫存緩沖部分裝置。本裝置的優(yōu)點是：構(gòu)件少，無切換閥門等易損件，故障率低；可根據(jù)需要連續(xù)或間歇式的制氧，無負壓和變壓過程，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，體積??；電源加熱方便易得，加熱可通過單片機自動控溫，隨制隨停；由蓄電池，無外界電源時仍可制氧。 另外，本實用新型提供了一種便攜式制氧機的外觀設計方案，其特點在于：1、重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，體積?。?、設有拉手和提手，攜帶方便，根據(jù)需要可拉可提；3、適用于營房、病房、辦公室、住宅和保健場所，也適人員外出攜帶；4、工作穩(wěn)定可靠，無需專門操作人員特別照管，安全可靠，從而克服了現(xiàn)有技術的不足。 在本實驗及其裝置的設計中，實驗條件溫和，操作簡便， 成本低廉，同時在醫(yī)學和生活中都將有著廣闊的應用，如果將 其投入工業(yè)生產(chǎn)，一定會有著良好的應用前景。
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 本設計提供了一種便攜式自動控溫制氧機，主要研究了一種新型實用固體儲氧材料即將過氧碳酸鈉嵌入蒙脫土中，重點研究利用過氧碳酸鈉與水反應的主產(chǎn)物氧氣儲存以備使用，并將其副產(chǎn)物碳酸鈉循環(huán)利用，最后設計制作一種簡便易攜帶的裝置來儲存氧氣，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氧碳酸鈉，將飽和碳酸鈉水溶液與一定濃度的過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?shù)倪^氧碳酸鈉穩(wěn)定劑，控制反應溫度進行反應得到過氧碳酸鈉料漿，經(jīng)結(jié)晶、過濾、干燥而得產(chǎn)品。由于濕法工藝的反應是在溶液中進行，工藝簡單，技術成熟，操作容易，產(chǎn)品質(zhì)量相對穩(wěn)定，因此濕法工藝是目前國內(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器，然后加入有機溶劑(乙醇或異丙醇) ，并加可溶性鎂鹽和硅酸鈉穩(wěn)定劑，此時加入一定濃度的過氧化氫，反應溫度控制在0～5 ℃，生成的過氧碳酸鈉經(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，因此可以利用過氧碳酸鈉復合物與水反應，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)生的氧氣一起儲存起來。我們還利用自行設計的裝置將反應物過氧碳酸鈉復合物和雙氧水，主產(chǎn)物氧氣，副產(chǎn)物碳酸鈉各自儲存起來，讓這些物質(zhì)在使用時能夠有序有效的通過控制裝置進行反應。
科學性、先進性
- 本設計中的所用到的過氧碳酸鈉不僅制備工藝簡單、原料易得，而且用途相當廣泛，是一種具有很大發(fā)展前途的新型氧化劑。我國雖然有些地區(qū)開始了過氧碳酸鈉生產(chǎn)，但生產(chǎn)能力遠遠不能滿足實際生產(chǎn)的需要，與日本、美國等發(fā)達國家相比，只處于初級階段并且受生產(chǎn)規(guī)模較小(一般為千t/a 規(guī)模)、原材料價格偏高、過氧化氫質(zhì)量及生產(chǎn)過程中有效氧損失等因素的影響,成本較高,在國內(nèi)外市場缺乏競爭力。尤其在醫(yī)用方面需要投入財力與精力來研究，發(fā)揮過氧碳酸鈉的巨大潛能，在急用時能為人們提供高效清潔的氧氣。 在本設計中首先制備出過氧碳酸鈉固體，并將其嵌入載體蒙脫土中，通過一定的有效控制方法使其與水反應產(chǎn)生大量氧氣，能夠在急用時通過一定的裝置將氧氣及時釋放出來供醫(yī)用。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 該作品在2010年9月參加西北師范大學舉辦的第八屆“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術科技作品競賽中榮獲三等獎。 該作品已經(jīng)向國家專利局提出申請并已獲得授權專利
作品所處階段
- 中試階段
技術轉(zhuǎn)讓方式
- 普通許可
作品可展示的形式
- 樣品
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 本作品立意新穎，原理簡單，成本低廉，有利于進一步規(guī)模化生產(chǎn)。儀器裝置與實驗的設計進過嚴謹?shù)睦碚撜撟C，達到了較高的技術水平?？勺鳛獒t(yī)院、家庭以及野外使用的便攜式儲氧設備使用，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，在上述領域應具有較高的開發(fā)前景。
同類課題研究水平概述
- 目前在國內(nèi)外較少有便攜式制樣機的設計，本研究處于較高水平
