- NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THÀNH PHẦN KHỞI ĐỘNG DÙNG TRONG MẶT NẠ CÁCH LY KIỂU TÁI SINH ÔXY. - Mặt nạ cách ly (MNCL) kiểu tái sinh ôxy là trang bị được sử dụng để bảo vệ cơ quan hô hấp, mắt, da mặt khỏi bất kỳ hỗn hợp độc hại nào có trong không khí, không phụ thuộc vào tính chất cũng như nồng độ. - Khi sử dụng MNCL, cơ quan hô hấp được cách ly hoàn toàn với môi trường xung quanh, hỗn hợp khí thở được tuần hoàn trong không gian kín của mặt nạ với nồng độ các khí (ôxy, cacbonic) và hơi nước trong giới hạn cho phép [1, 2].. - Bộ phận có chức năng tái sinh ôxy là bình tái sinh có chứa các thành phần gồm thành phần khởi động (bánh khởi động) và thành phần tái sinh. - Các thành phần này được chế tạo trên cơ sở các chất tái sinh ôxy thường là peroxide và superoxide của kim loại kiềm và kiềm thổ như Na 2 O 2 , K 2 O 2 , Ca(O 2 ) 2 , KO 2 , NaO 2. - Thành phần khởi động nằm trong cơ cấu khởi động gồm ampul chứa dung dịch chất lỏng mồi (dung dịch muối hoặc dung dịch axít) đảm bảo tạo ra lượng ôxy cần thiết để thở ở giai đoạn đầu khi sử dụng MNCL. - Bánh khởi động (BKĐ) cần phải đáp ứng những yêu cầu cơ bản như: có hàm lượng ôxy cao trên một đơn vị khối lượng. - kịp thời tạo ra lượng hơi nước đủ để kích hoạt tầng tái sinh trong giai đoạn đầu. - Nguyên liệu hóa chất dùng để chế tạo BKĐ có độ hoạt động hóa học cao, hút ẩm mạnh. - Do đó, việc chế tạo BKĐ đòi hỏi phải được thực hiện trong môi trường có độ ẩm dưới 20% trên các thiết bị, công nghệ chuyên dụng. - Nội dung của bài báo này, sẽ giới thiệu một số kết quả nghiên cứu chế tạo BKĐ dùng trong MNCL kiểu tái sinh ôxy bằng thiết bị, công nghệ trong nước.. - hạt tái sinh OKCh-3 (hàm lượng hoạt động 25,5%, Nga). - Phương pháp chế tạo BKĐ. - Cân định lượng từng thành phần nguyên liệu gồm NaO 2 , KO 2 . - bột Al, CaSiO 3 theo đơn chế tạo cho vào hộp kín dung tích 1 lít, trộn lắc đều.. - Cân 100g hỗn hợp hóa chất ở trên đưa vào khuôn ép tạo hình BKĐ (đường kính 95,0 mm, chiều cao 12,0 mm), lực ép 60 Mpa, thời gian ép 20 giây. - Bánh khởi động sau khi ép được bảo quản trong hộp kín. - Cho BKĐ vào buồng phản ứng của thiết bị, bơm vào bánh khởi động 1ml dung dịch mồi. - Thử nghiệm đánh giá độ bền cơ học của BKĐ. - Để đánh giá độ bền cơ học của BKĐ sau khi chế tạo đảm bảo chất lượng trong quá trình vận chuyển và bảo quản chúng tôi sử dụng thiết bị thử độ rung model TGC-FT-OC (Đài Loan). - BKĐ được cho vào hộp đựng đậy nắp kín thử nghiệm trên thiết bị rung lắc TGC-FT-OC với biên độ 25 mm, tần số 60-80 lần/phút trong thời gian 30 phút. - Kết thúc thử nghiệm đánh giá các chỉ tiêu dạng ngoài, độ cứng (bằng thiết bị đo độ cứng Erichsen và độ giảm khối lượng.. - Phương pháp kiểm tra trở lực hộp tái sinh RP-6. - Kiểm tra trở lực được tiến hành ngay sau khi kết thúc quá trình kiểm tra trên phổi nhân tạo hoặc thử nghiệm trên người ở lưu lượng khí vào 30L/min trên "Thiết bị kiểm tra trở lực". - Thử nghiệm khả năng tái sinh ôxy trên người tình nguyện. - Để đánh giá chất lượng của BKĐ, khả năng tái sinh ôxy của hộp tái sinh RP-6, tiến hành thử nghiệm trên người tình nguyện. - Người tình nguyện được lựa chọn là những người khoẻ mạnh, tiền sử không mắc các bệnh về tim mạch, thần kinh, không sử dụng rượu bia và các chất kích thích 72 giờ trước giờ thử nghiệm và được kiểm tra sức khoẻ sơ bộ trước và sau thử nghiệm (đo cân nặng, huyết áp, tần số thở). - Cho người tình nguyện thở hoàn toàn bằng hộp tái sinh RP-6 ở các chế độ khác nhau: khi thực hiện các công việc với cường độ hoạt động trung bình. - Đo thời gian thở và đánh giá theo yêu cầu kỹ thuật của mặt nạ cách ly IP-6 [1].. - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. - Nghiên cứu lựa chọn tối ưu chủng loại, xây dựng đơn chế tạo BKĐ Tùy thuộc và tính năng kỹ thuật của mỗi loại MNCL mà BKĐ sử dụng trong hộp tái sinh cũng có những yêu cầu tương ứng. - phản ứng với dung dịch mồi tạo lượng ôxy cần thiết đáp ứng nhu cầu hô hấp ban đầu. - quá trình khởi động cần phải tạo ra lượng hơi nước đủ để kích hoạt thành phần tái sinh. - giữ được sự ổn định về cấu trúc trong quá trình vận hành, an toàn cho người sử dụng. - Trên cơ sở các tài liệu tham khảo [3-5], nhóm nghiên cứu xây dựng thành phần đơn chế tạo BKĐ như bảng 1.. - Đơn cơ sở chế tạo BKĐ. - trong vai trò là nguồn tạo ra hơi nước. - Như đã trình bày ở trên, các vật liệu chế tạo BKĐ là các hóa chất có độ hoạt động hóa học cao như KO 2 , NaO 2 là các chất có tính ôxy hoá mạnh, kiềm mạnh và hút ẩm mạnh rất dễ xảy ra phản ứng hoá học khi tiếp xúc với các vật liệu hữu cơ, nước. - Các tấm tái sinh không khí do Nga sản xuất năm 2001 và năm 2013 sử dụng amiang trắng làm vật liệu cấu trúc. - Tấm tái sinh do Việt Nam sản xuất cũng sử dụng amiang mác A-2-22 có đường kính sợi trung bình khoảng 30-60 nm [6]. - Nhóm nghiên cứu sử dụng sợi Wollastonit CaSiO 3 làm vật liệu chất liên kết tạo cấu trúc.. - Kết quả nghiên cứu lựa chọn chất làm nguồn tạo hơi nước trong BKĐ Trên cơ sở đơn cơ bản đã xây dựng như trong bảng 1, chúng tôi tiến hành khảo sát các chất trong vai trò là nguồn tạo hơi nước trong BKĐ sử dụng nhôm hydroxit Al(OH) 3 và kali bisulfat KHSO 4 . - Nhóm nghiên cứu tiến hành lựa chọn, thay đổi tỷ lệ các thành phần và thiết lập các đơn như ở bảng 2.. - Thành phần đơn chế tạo BKĐ trên cơ sở kali superoxide Đơn. - Thành phần BKĐ, phần khối lượng. - BKĐ được chế tạo theo quy trình công nghệ mục 2.2. - Thành phần đơn tối ưu nhất được xác định bằng thực nghiệm, thông qua thử nghiệm chất lượng, khảo sát các thông số làm việc của bánh khởi động trên thiết bị đo thể tích khí LML-2 (kết nối với máy đo lưu lượng khí) theo mục 2.3. - Các thông số khảo sát gồm: thể tích khí ôxy được giải phóng, khoảng thời gian kích hoạt BKĐ, thời gian làm việc của BKĐ.. - Hình dạng, màu sắc BKĐ sau phản ứng được quan sát, đánh giá bằng mắt thường. - Kết quả thử nghiệm được cho trong bảng 3.. - Kết quả thử nghiệm BKĐ theo đơn nghiên cứu N1-N8 Đơn. - phản ứng Mùi* Ghi chú. - Sử dụng KHSO 4. - Sử dụng Al(OH) 3. - t 1 : Khoảng thời gian tính từ lúc dung dịch mồi bắt đầu rơi vào BKĐ đến lúc bắt đầu sinh khí ôxy ở BKĐ;. - t 2 : Khoảng thời gian tính từ lúc dung dịch mồi bắt đầu rơi vào BKĐ đến khi BKĐ phản ứng hoàn toàn;. - Các phản ứng có thể xảy ra tại bánh khởi động theo [7]. - Đối với các đơn sử dụng KHSO 4 (N1 đến N4) xảy ra các phản ứng:. - Đối với các đơn sử dụng Al(OH) 3 (N5 đến N8) xảy ra các phản ứng:. - Trong quá trình phản ứng BKĐ tạo ra mùi nồng là rất khó tránh khỏi vì môi trường có lẫn hơi nước ở nhiệt độ cao và toàn bộ khí sinh ra đi ra ngoài chưa ghép nối phản ứng với tầng hạt của hộp nên khi thử riêng bánh khởi động sẽ có mùi như trên.. - Có thể nói, ôxy chủ yếu được sinh ra từ phản ứng (2) và (3).. - Phản ứng phân hủy nhôm hydrôxyt cần nhiều nhiệt hơn so với phân hủy KHSO 4. - Từ kết quả bảng 3 cho thấy khi sử dụng Al(OH) 3 làm nguồn tạo hơi nước trong BKĐ, khí tạo ra có mùi nồng, hắc, khí khô hơn so với các đơn sử dụng KHSO 4 . - Thời gian kích hoạt BKĐ cũng như thời gian làm việc của BKĐ cũng kéo dài hơn nhiều so với các đơn sử dụng KHSO 4 (lần lượt là 4 giây so với 2 giây và 35 giây so với 20 giây), trong khi thể tích khí tạo ra có phần ít hơn trên cùng đơn vị khối lượng BKĐ. - Do vậy trong trường hợp này sử dụng Al(OH) 3 là chất làm nguồn tạo hơi nước không thích hợp. - Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ thành phần giữa kali superoxide và natri superoxide. - Sau khi lựa chọn được nguồn chất tạo hơi nước trong BKĐ là KHSO 4 hàm lượng 40%, chúng tôi tiến hành khảo sát tỷ lệ 2 thành phần kali superoxide KO 2 và natri superoxide NaO 2 trong vai trò là các chất sinh khí ôxy ban đầu. - BKĐ được chế tạo theo quy trình công nghệ mục 2.2 với tỷ lệ bột Al 3% và CaSiO3 3%. - Thành phần đơn tối ưu nhất được xác định bằng thực nghiệm, thông qua thử nghiệm chất lượng, khảo sát các thông số làm việc của bánh khởi động như độ cứng, độ bền cơ học, thể tích khí ôxy được giải phóng, khoảng thời gian kích hoạt BKĐ, thời gian làm việc của BKĐ. - Kết quả thử nghiệm được cho trong bảng 4.. - Tỷ lệ thành phần KO 2 và NaO 2 trong đơn chế tạo BKĐ. - Tình trạng BKĐ sau phản ứng. - Từ kết quả bảng 4 cho thấy khi tăng hàm lượng của NaO 2 từ 12 lên 18% đồng thời giảm hàm lượng KO 2 từ 42% xuống 36% (tương ứng với các đơn từ N9 đến N12), độ cứng của bánh khởi động giảm đồng thời độ giảm khối lượng của BKĐ trong thử nghiệm độ bền cơ học tăng. - Điều này có nghĩa độ bền cơ học của BKĐ kém đi đặc biệt đối với đơn 12 khi thành phần NaO 2 chiếm đến 18% (Độ giảm khối lượng đến 1,7% và BKĐ bị vỡ sau khi phản ứng). - trong BKĐ thì thời gian kích hoạt BKĐ và thời gian làm việc cũng tăng lên (ở đơn N10 thời gian kích hoạt và thời gian làm việc của BKĐ lần lượt là 2 và 20 giây, đối với đơn N12 tương ứng là 3 và 32 giây). - Điều này được giải thích như sau: do NaO 2 có dung lượng tái sinh lớn hơn (0,43 kg O 2 so với 0,34 kg O 2 trên 1 kg chất) toả nhiều nhiệt hơn khi giải phóng 1 lít O 2 (2,46 kcal so với 2,27 kcal). - Tuy nhiên hệ tái sinh sử dụng NaO 2 có nhiều phản ứng cạnh tranh trong phản ứng với hơi nước, các sản phẩm rắn tạo thành trên bề mặt ngoài các hạt NaO 2. - cản trở phản ứng của các lớp bên trong. - Hệ sử dụng NaO 2 tạo lớp phủ NaOH nhanh hơn hệ sử dụng KO 2 vì NaOH có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn KOH (318 o C so với 360 o C) [8, 9]. - Như vậy tỷ lệ thành phần của kali superoxide và natri superoxide trong đơn chế tạo BKĐ là 40% và 14% là phù hợp.. - Kết quả thử nghiệm trên người tình nguyện. - Bánh khởi động được chế tạo theo đơn N10, đường kính 95 mm, chiều dày 12 mm, khối lượng 100 g. - Sau đó sử dụng trong chế tạo hộp tái sinh RP-6 theo quy trình công nghệ chế tạo hộp tái sinh RP-6. - Khối lượng chất tầng hạt tái sinh OKCh-3 là 650 g. - Tiến hành thử nghiệm trên người tình nguyện theo mục 2.5. - Kết quả thử nghiệm được cho trong bảng 5.. - Kết quả thử nghiệm trên người tình nguyện hộp tái sinh RP-6. - Thời gian làm việc của Hộp tái sinh. - tái sinh (khi hoạt động). - Trở lực hộp tái sinh sau. - khởi động bình thường, luồng khí hít vào ấm, cảm giác dễ chịu 02 117/78. - khởi động bình thường, luồng khí hít vào ấm, cảm giác dễ chịu 05 116/73. - Nhiệt độ lớn nhất đo được trên bề mặt của hộp tái sinh (khi hoạt động) Tình trạng sức khỏe của những người thử nghiệm trước và sau khi sử dụng hộp tái sinh ôxy RP-6 đều bình thường. - Các chỉ tiêu nghiên cứu như thời gian làm việc của hộp tái sinh, nhiệt độ bề mặt của hộp tái sinh và trở lực hộp tái sinh tương đương với mẫu đối chứng [1].. - Đã xây dựng được thành phần đơn phối liệu chế tạo bánh khởi động sử dụng trong chế tạo hộp tái sinh ôxy RP-6 gồm các thành phần: KO 2 : 40%. - Đã chế tạo bánh khởi động và kiểm tra, thử nghiệm các thông số làm việc.. - Kết quả thử nghiệm cho thấy lượng thể tích khí ôxy tức thời được sinh ra đạt 11,8±0,2 lít, tổng thời gian cụm khởi động hoạt động là 20±1 giây.. - Đã thử nghiệm khả năng làm việc của BKĐ trong hộp tái sinh ôxy RP-6 trên người tình nguyện. - Kết quả cho thấy các chỉ tiêu nghiên cứu như thời gian làm việc của hộp tái sinh, nhiệt độ bề mặt của hộp tái sinh và trở lực hộp tái sinh tương đương với mẫu đối chứng.. - Vương Văn Trường, Nghiên cứu chế tạo tấm tái sinh không khí B-64.VN theo mẫu sản phẩm B-64 của liên bang nga sử dụng trên tàu ngầm Kilo 636, Đề tài độc lấp cấp Quốc gia, Hà Nội 2/2019.
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt