载人航天用TC-5A和TC-13X分子筛的研制及评价

目的 研制载人航天专用分子筛,并进行应用效果评价.方法 分子筛产品的研制采用造粒、烘干、焙烧、二次晶化、二次交换和二次焙烧技术,并通过等温吸附和4床分子筛试验进行静态动态性能评价.结果 研制的TC-5A和TC-13X分子筛产品,CO2和H2O的静态吸附能力分别达到19.7％和29.15％,在4床分子筛动态试验中,吸附床再生温度280℃,干燥床达120℃,干燥床出口空气露点小于-40℃,吸附床CO2动态处理能力为2.17 ～6.17 kg/d.结论 TC-5A和TC-13X分子筛应用于4床分子筛CO2处理系统,能够保证系统稳定运转,CO2处理量可满足3人密闭生存空间对CO2浓度控制的需要.     

吸附材料结构与CO_2吸附性能的构效关系研究

目的探究分子筛、活性炭、Cu-BTC及Ni/DOBDC金属有机骨架(MOFs)材料4种吸附剂的结构-性能关系。方法测试4种材料在-196℃时对N2吸脱附性能以此分析材料结构特性。通过联用PCTProEE和Calvet Calorimeter(PCT和C80)设备研究了上述材料对CO2等温吸附量与等量吸附热的特性,并建立2种MOFs的微观吸附模型。结果温度为35℃时,相对于13X型分子筛和活性炭,MOFs材料对CO2的吸附能力最强,其中Ni/DOBDC金属有机骨架材料吸附高达10.9 mol/kg。两类MOFs的吸附热差异比较大,分子筛与活性炭的吸附热介于两者之间。四种材料的比表面积与孔容呈线性增加趋势;压力为1000 kPa时,CO2吸附量同比表面和孔径的比率呈二次曲线关系。结论构效关系的研究为新型吸附剂材料设计提供理论依据。     

微量有害气体对固态胺再生CO_2反应器性能影响模拟试验研究

目的研究载人密闭舱内空气中微量有害气体对固态胺再生CO_2反应器性能的影响。方法选取舱内6种典型微量有害气体,进行固态胺反应装置的吸附—解吸循环模拟试验,测试反应装置对二氧化碳吸附量的变化,以及对微量有害气体的吸附情况。并对循环试验后的固态胺材料进行红外光谱测试。结果经过30轮循环试验,结果表明固态胺反应器对6种微量有害气体有少量的吸附作用,但这对固态胺反应器吸附二氧化碳的性能基本没有影响,CO_2吸附量保持稳定。红外光谱测试结果也表明固态胺材料的官能团基本没有变化。结论座舱内微量有害气体对固态胺再生CO_2反应器的性能影响较小,正常情况下可以忽略。     

球形活性炭对空间站舱室冷凝水模型中微量有机物吸附的研究

目的研究沥青基球形活性炭对舱室冷凝水内的苯甲醇、己内酰胺、丙酮、乙酸、N,N-二甲基甲酰胺、异丙醇、乙醇、1,2-丙二醇、乙二醇、甲醇、甲醛、甲酸12种有机物的吸附。方法通过单组分的吸附等温线;丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、乙酸、己内酰胺、苯甲醇5种组分的竞争吸附;以及12种有机物混合溶液的穿透实验进行吸附研究。结果单组分吸附等温线中,苯甲醇吸附量最大,甲醇吸附量最小;竞争吸附实验中,苯甲醇竞争吸附能力最强,丙酮最弱;穿透实验中,达到穿透点时的流出液体积与单组分吸附等温线的吸附量大小基本相一致,吸附量越大,则达到穿透点时流出液体积越大。结论有机物极性越小,在水中溶解度越小,则吸附量越大;亲水基团越少、疏水基团越多,则吸附量越大。平衡吸附量越大、竞争吸附能力越强,达到穿透点时流出液体积越大。     

可再生固态胺纤维PPAM对CO2的吸附性能

目的 以聚丙烯纤维为基体,制备一种对CO2具有良好吸附性能的固态胺纤维PPAM,并探究其吸附性能.方法 通过预辐照接枝制备PPAM,以红外、热重、元素分析及电子显微镜分析等手段表征PPAM的化学与物理结构及其稳定性.从胺化率、吸附温度等方面评价材料对CO2的吸附性能.结果 高胺化率有利于PPAM材料对CO2的吸附.该材料在30℃下能达到最高吸附容量4.72 mmol/g.经过5次循环再生吸附后,吸附容量仍能达到初次吸附量的99％.结论 PPAM具有良好的热稳定性,对CO2具有高吸附容量和优异的循环再生性能,是一种理想的固态胺吸附剂.     

机载分子筛供氧防护生理学研究

目的机载分子筛是当代和未来飞机氧源的必然发展趋势。根据分子筛制氧技术和我军装备的特点，开展了有针对性供氧防护应用生理理论问题的系列研究。方法笔者通过理论分析、模型计算和实验研究，分析了不同飞行科目和环境对飞行员呼吸生理通气需求的影响极其与分子筛供氧能力之间的关系；观察了预先吸入模拟分子筛不同富氧气体对高空应急减压瞬间的生理影响和肺泡氧分压的变化特点；探讨了富氧（６０％～９０％）气体的排氮效果。结果①飞行综合环境因素对通气和瞬间吸气流量有显著的影响，通过设计直接式平衡活门的呼吸调节器和从环控系统引气的措施，使机载分子筛配套装备满足生理学要求成为可能；②在迅速减压后短时间内，预先呼吸＞７０％富氧与纯氧组间的血氧饱和度及静脉氧分压无明显差别（Ｐ＞０．０５），其生理效应是等效的；③高空飞行前呼吸不同富氧气体均能降低氮气的饱和比率。说明分子筛氧源给飞行员提供的呼吸环境，能减少体内氮气成分，降低高空减压病发生率。结论分子筛供氧防护生理学系列研究为分子筛装备的工程设计、制定防护生理学规范和部队应用提供了科学理论依据。     

空间站CO_2去除系统对微量污染物的辅助去除作用研究

目的评价空间站CO2去除系统对舱内大气微量污染物的辅助净化能力及微量污染物对系统去除CO2性能的影响。方法按照空间站微量污染物模型,选取有代表性的11种微量污染物,采用10倍加速条件进行密闭舱注入,在模拟3人CO2代谢量条件下考核CO2去除系统对注入气体及CO2气体的去除效果。结果在3人CO2代谢量条件下,空间站CO2去除系统对大部分微量污染物具有显著去除能力;该试验条件下的舱内微量污染物对CO2气体去除性能无明显影响。结论 CO2去除系统对舱内微量污染物净化可以起到一定的辅助作用。     

分子筛CO2去除系统研究

目的 探索分子筛CO2去除技术应用于空间站系统的可行性.方法 系统分析了空间站分子筛CO2去除系统(4BMS)原理样机设计和工作原理,在模拟空间站真实负荷的条件下对该原理样机进行了连续120 d密闭舱试验研究.结果 在3人CO2代谢量条件下,该原理样机能有效控制密闭舱内的CO2浓度在0.5％以下,并保证空气露点在-33℃以下,系统功耗不高于800 W.结论 该原理样机满足未来空间站系统对CO2浓度控制的要求.     

分子筛变压吸附产氧装置数学模型

目的 建立分子筛变压吸附产氧装置的数学模型，研究影响吸附特性的因素对产氧浓度的影响。方法 主要以理论方法进行研究，即针对实际系统做出相应假设，用数学模型表达物理模型。该模型未考虑吸附过程的热效应，认为吸附过程为等温，采用了Langmuir等温吸附方程模拟分子筛的吸附特性；用线性驱动力方程描述传质过程；模型的数值求解方法采用有限差分法，分析了供气压力，流速和长径比等对产氧浓度的影响。结果 在一定条件下，入口气流速度越小系统产氧浓度越高，供气压力越高产氧浓度越高；冲洗流量越大系统产氧浓度越高，但冲洗流量的增大将使氧回收率减小。结论 必须同时考虑影响产氧浓度的各因素。机载产氧系统可以在有限的供气压力下满足要求。     

臭氧治疗腰椎间盘突出症:盘内臭氧分布与疗效

目的　分析臭氧 (O3 )治疗腰椎间盘突出症中O3 在腰椎间盘内的分布与疗效的关系。资料与方法　腰椎间盘突出症患者 6 8例 ,用 2 1G酒精针穿刺病变椎间盘并注射浓度为 40 μg/ml的O3 气体 8～ 10ml,术后立即行CT扫描观察椎间盘内O3 气体的潴留及分布情况。所有患者随访超过 18个月。分析椎间盘内O3 情况与疗效之间的关系。结果　术后立即CT扫描显示气体在椎间盘内呈气湖状、裂隙状、小泡状或不定形状。按MacNab腰腿痛手术评价标准 ,显效者 32例 ,有效者 19例 ,无效者 17例。 46例气体呈散在分布 ,2 2例呈聚集分布 ,前者疗效优于后者 (P <0 .0 5 ) ;42例在突出或膨出的髓核组织之内可见单个或串珠状气泡分布 ,其疗效优于 2 6例突出或膨出的髓核组织之内无气体者 (P <0 .0 1)。而纤维环完整与不完整病例之间、盘内气体潴留量不同病例之间的疗效无显著差异 (P >0 .0 5 )。结论　疗效与O3 气体在椎间盘内的分布特点有关 ,而与潴留量及纤维环完整与否无关。因而选择合适的注射器材、运用适当的注射手法可以提高疗效 ;纤维环完整与否在O3 治疗中不宜作为病例选择的标准。