一種快速產生氧氣的裝置及方法

2023-05-31 17:56:36 2

專利名稱：一種快速產生氧氣的裝置及方法
技術領域：
本發明涉及一 種產生氧氣的裝置及方法，具體涉及一種快速產生氧氣的裝置及方法。
背景技術：
氧氣是生命活動的必需氣體，當人體得不到充足的氧時，組織的代謝、功能，甚至意識形態結構都可能發生異常變化，引起嚴重的組織病變甚至死亡，成年人需氧量為 250ml/min，而體內貯存的氧量僅為I. 5L，因此一旦呼吸、心跳停止，數分鐘內就可能死於缺氧。缺氧是臨床極為常見的病理過程，是很多疾病引起死亡的最重要原因。各類缺氧的治療，除了消除引起缺氧的原因以外，給病人及時吸氧是搶救生命，維護健康的關鍵過程。
我國是一個產煤大國，是一個嚴重依賴煤炭能源的國家，同時也是礦難大國，每年礦井內的重特大事故時有發生，而這些事故中的傷亡人員只有極少數是在事故發生現場第一時間受到傷害而遇難的，絕大多數人員的傷亡是由於被困在井下時，有毒有害氣體的侵害或窒息等原因造成的。因此，礦難事故發生時，全力搶救受困工人是當務之急，如何為井下被困人員提供一定量的呼吸氧氣而增加等待救援時間，是我國礦山應急救援體系中急需解決的一個重要問題。
近幾年，隨著青藏鐵路的貫通，使人類登上世界屋脊的艱難之路變得方便快捷，於是更多的人有機會登上這美麗的高原旅遊觀光。然而，由於青藏高原海拔高、空氣稀薄，拉薩市空氣中的氧含量只相當於北京的63. 3%，所以高原缺氧超過了大多數剛從低海拔地區來的遊客機體自身調節的限度，會引起一系列的不適，約60%-100%的人均會發生急性缺氧反應或者疾病，其症狀常見的有頭痛、頭昏、心慌、氣短、食欲不振、噁心嘔吐、腹脹、胸悶、 胸痛、疲乏無力、面部輕度浮腫、口唇乾裂、鼻衄等。嚴重時會血壓增高，心跳加快，甚至出現昏迷狀態。短暫的缺氧不會對人體造成危害，適應一段時間，或者離開缺氧環境，人體機能即恢復正常。但是，持續的、嚴重程度的缺氧會造成疾病，甚至危及生命。因為氧是維持人體生命的重要物質，嚴重缺氧5分鐘即可造成腦死亡。所以，一旦出現高原反應時，及時安全有效地吸氧是非常重要的。當出現輕微缺氧反應時，吸氧可以緩解和消除症狀。嚴重高原反應時，及時的吸氧能減輕反應症狀，更能為送醫就診贏取一定時間。
隨著現在生活水平的不斷提高，人們對生活質量的要求也就越來越高了，氧療和氧保健是利用補給氧氣改善人體的生理、生化內環境，促進代謝過程的良性循環，以達到治療疾病、緩解症狀、促進康復和預防病變、增進健康的目的。供氧器在配合治療和預防呼吸道疾病、心血管疾病、腦血管疾病、高原病及高山反應、老年性疾病、孕婦及新生兒等方面有積極作用，對以上疾病人群和學生、工作緊張的白領、體育運動者等人群有良好的治療與保健作用。簡易供氧裝置可以供給人腦所需用要的氧氣，提高注意力、思考力、記憶力，補充人體所需的氧氣，增進消化功能及新陳代謝。
總的說來，簡易供氧設備不僅可以為井下被困人員提供一定量的呼吸氧氣，緩解高原反應症狀，還可以在日常生活中預防和減緩各種疾病的發生。所以，設計研發一種簡易的氧氣裝置，十分必要。
現有的的固體氧氣發生器結構比較複雜，所需試劑較多，技術性很強，而且成本高，所以很難普遍推廣使用。當礦難發生時，礦用救生艙氧氣發生器艙內氧氣的含量是有限的，一旦救援過程比較緩慢，仍然會對工人的生命安全造成巨大的威脅。目前的自動氧氣發生器中過氧化氫極易發生分解，需避光，不易控制，且對人體具有一定的危害性，所以不是很理想的選擇。發明內容
本發明為解決現有固體氧氣發生器結構複雜，所需試劑多、成本高，自動氧氣發生器中過氧化氫易發生分解，不易控制，且對人體有危害的問題，進而提出一種快速產生氧氣的裝置及方法。
本發明為解決上述問題採取的技術方案是本發明包括容器、出氧管、引發管、分子篩和制氧反應物，制氧反應物放置在容器內，分子篩設置在容器的開口處，分子篩與容器形成反應腔體，引發管的下端插入制氧反應物中，引發管的上端穿過分子篩外露在反應腔體外，出氧管的下端穿過分子篩插裝在反應腔體內，且出氧管的下端位於制氧反應物的上方，制氧反應物由超氧化鈉、明礬和二氧化矽組成。
本發明所述快速產生氧氣的方法為
步驟一、將制氧反應物放在容器內，用分子篩將容器的開口處密封，將引發管的下端插入制氧反應物中，將出氧管的下端穿過分子篩插裝在反應腔體內；
步驟二、打開入氣單向閥和出氣單向閥，通過引發管向制氧反應物中滴入一滴水滴，水滴與超氧化鈉反應產生氧氣和熱量，水滴與超氧化鈉反應產生的熱量使明礬發生分解反應產生水，明礬分解產生的水與超氧化鈉繼續反應持續產生氧氣；
步驟三、制氧反應物發生化學反應產生的氧氣經由出氧管最終供人呼吸。
本發明的有益效果是本發明通過加熱、吹氣或一滴水均能迅速引發反應產生足夠氧氣，無需通電，供氧時間和供氧流量可根據需要進行調整，也不需要加大量水進行反應，可用於礦難救助、醫療急救、火災自救、高原救護、醫療保健等。本發明質量輕、體積小、 方便攜帶；本發明製作成本低、使用方便，不耗電，不需要大量的水。


圖I是本發明的整體結構示意圖。
具體實施方式
具體實施方式
一結合圖I說明本實施方式，本實施方式所述一種快速產生氧氣的裝置包括容器I、出氧管2、引發管3、分子篩4和制氧反應物5，制氧反應物5放置在容器 I內，分子篩4設置在容器I的開口處，分子篩4與容器I形成反應腔體6，引發管3的下端插入制氧反應物5中，引發管3的上端穿過分子篩4外露在反應腔體6外，出氧管2的下端穿過分子篩4插裝在反應腔體6內，且出氧管2的下端位於制氧反應物5的上方，制氧反應物5由超氧化鈉、明礬和二氧化矽組成。
分子篩4可濾除雜質氣體，使所產生的氧氣清新純淨。
本實施方式中每克制氧反應物5能產生150ml_170ml氧氣，反應時間為30s_40s。
本實施方式中二氧化矽用於調節反應速度，增加通透性，並具有一定隔熱作用，使產氧物質在釋放氧氣前後均處常壓和非高溫狀態；明礬在加熱狀態下反應生成水，以供和超氧化鈉反應生成氧氣；超氧化鈉用於提供活性氧，超氧化鈉是固體化合物中活性氧含量較高的物質，活性氧含量達43. 6%，且在65°C以下長期穩定。
具體實施方式
二 結合圖I說明本實施方式，本實施方式所述一種快速產生氧氣的裝置的引發管3上設有入氣單向閥8，出氧管2上設有出氣單向閥9。其它組成及連接關係與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結合圖I說明本實施方式，本實施方式所述一種快速產生氧氣的裝置的容器I的外側壁上套裝有隔熱套10。
本實施方式中隔熱套10防止了化學反應產生的熱量燙傷吸氧人員。
其它組成及連接關係與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四結合圖I說明本實施方式，本實施方式所述一種快速產生氧氣的裝置的容器I的底部設有加熱區7。
需要供氧的人員可通過打火機或火柴等引火器具通過加熱區7引發制氧反應物5發生反應產生氧氣。
其它組成及連接關係與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
五結合圖I說明本實施方式，本實施方式所述一種快速產生氧氣的裝置的出氧管2下端設有氧氣收集口 11，氧氣收集口 11的橫截面是由上至下漸擴的梯形。
本實施方式中氧氣收集口 11可使氧氣迅速集結並通過出氧管2輸出。
其它組成及連接關係與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
六結合圖I說明本實施方式，本實施方式所述一種快速產生氧氣的裝置的制氧反應物5按質量份額比由6. 5份超氧化鈉、2. 5份明礬、O. 8-1. 2份二氧化矽組成。其它組成及連接關係與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
七結合圖I說明本實施方式，本實施方式所述一種利用具體實施方式
一所述裝置產生氧氣的方法的具體步驟如下
步驟一、將制氧反應物5放在容器I內，用分子篩4將容器I的開口處密封，將引發管3的下端插入制氧反應物5中，將出氧管2的下端穿過分子篩4插裝在反應腔體6內；
步驟二、打開入氣單向閥8和出氣單向閥9，通過引發管3向制氧反應物5中滴入一滴水滴，水滴與超氧化鈉反應產生氧氣和熱量，水滴與超氧化鈉反應產生的熱量使明礬發生分解反應產生水，明礬分解產生的水與超氧化鈉繼續反應持續產生氧氣；
步驟三、制氧反應物5發生化學反應產生的氧氣經由出氧管2最終供人呼吸。
本實施方式中超氧化鈉的化學式為Na2O2,明礬的化學式為KAl (SO4)2 · 12H20，水的化學式為H2O,水與超氧化鈉反應生成氧氣的化學式為2Na202+2H20 — 4Na0H+02丨，明礬預熱分解的化學反應式為KA1 (SO4)2 · 12H20 — KAl (SO4) 2+12H20。
具體實施方式
八結合圖I說明本實施方式，本實施方式所述一種快速產生氧氣的方法的步驟二中通過引發管3向反應腔體6內吹入二氧化碳，二氧化碳與超氧化鈉反應生成氧氣並釋放熱量，釋放的熱量使明礬分解產生水，產生的水與超氧化鈉繼續反應持續生成氧氣。
本實施方式中二氧化碳的化學式為CO2，二氧化碳與超氧化鈉反應生成氧氣的化學反應式為2Na202+2C02 — 2Na2C03+02 。
其它組成及連接關係與具體實施方式
七相同。
具體實施方式
九結合圖I說明本實施方式，本實施方式所述一種快速產生氧氣的方法的步驟二中通過容器I底部的加熱區7加熱制氧反應物5，制氧反應物5的明礬吸收熱量 產生水，水與超氧化鈉反應持續產生氧氣。其它組成及連接關係與具體實施方式
七相同。
權利要求
1.一種快速產生氧氣的裝置，其特徵在於所述一種快速產生氧氣的裝置包括容器 (I)、出氧管(2)、引發管(3)、分子篩(4)和制氧反應物(5)，制氧反應物(5)放置在容器(I) 內，分子篩(4)設置在容器(I)的開口處，分子篩(4)與容器(I)形成反應腔體￠)，引發管(3)的下端插入制氧反應物(5)中，引發管(3)的上端穿過分子篩(4)外露在反應腔體(6) 外，出氧管(2)的下端穿過分子篩(4)插裝在反應腔體(6)內，且出氧管(2)的下端位於制氧反應物(5)的上方，制氧反應物(5)由超氧化鈉、明礬和二氧化矽組成。
2.根據權利要求I所述一種快速產生氧氣的裝置，其特徵在於引發管(3)上設有入氣單向閥(8)，出氧管(2)上設有出氣單向閥(9)。
3.根據權利要求I所述一種快速產生氧氣的裝置，其特徵在於容器(I)的外側壁上套裝有隔熱套(10)。
4.根據權利要求I所述一種快速產生氧氣的裝置，其特徵在於容器(I)的底部設有加熱區⑵。
5.根據權利要求I或2所述一種快速產生氧氣的裝置，其特徵在於出氧管(2)下端設有氧氣收集口(11)，氧氣收集口(11)的橫截面是由上至下漸擴的梯形。
6.根據權利要求I所述一種快速產生氧氣的裝置，其特徵在於制氧反應物(5)按質量份額比由6. 5份超氧化鈉、2. 5份明礬、O. 8-1. 2份二氧化矽組成。
7.一種利用權利要求I所述裝置快速產生氧氣的方法，其特徵在於所述一種快速產生氧氣的方法的具體步驟如下步驟一、將制氧反應物(5)放在容器(I)內，用分子篩(4)將容器(I)的開口處密封， 將引發管(3)的下端插入制氧反應物(5)中，將出氧管(2)的下端穿過分子篩(4)插裝在反應腔體(6)內；步驟二、打開入氣單向閥(8)和出氣單向閥(9)，通過引發管(3)向制氧反應物(5)中滴入一滴水滴，水滴與超氧化鈉反應產生氧氣和熱量，水滴與超氧化鈉反應產生的熱量使明礬發生分解反應產生水，明礬分解產生的水與超氧化鈉繼續反應持續產生氧氣；步驟三、制氧反應物(5)發生化學反應產生的氧氣經由出氧管(2)最終供人呼吸。
8.根據權利要求7所述一種快速產生氧氣的方法，其特徵在於步驟二中通過引發管(3)向反應腔體(6)內吹入二氧化碳，二氧化碳與超氧化鈉反應生成氧氣並釋放熱量，釋放的熱量使明礬分解產生水，產生的水與超氧化鈉繼續反應持續生成氧氣。
9.根據權利要求7所述一種快速產生氧氣的方法，其特徵在於步驟二中通過容器(I) 底部的加熱區(7)加熱制氧反應物(5)，制氧反應物(5)的明礬吸收熱量產生水，水與超氧化鈉反應持續產生氧氣。
全文摘要
一種快速產生氧氣的裝置及方法，它涉及一種產生氧氣的裝置及方法，具體涉及一種快速產生氧氣的裝置及方法。本發明為了解決現有固體氧氣發生器結構複雜，所需試劑多、成本高，自動氧氣發生器中過氧化氫易發生分解，不易控制，且對人體有危害的問題。本發明包括容器、出氧管、引發管、分子篩和制氧反應物，制氧反應物放置在容器內，分子篩設置在容器的開口處，分子篩與容器形成反應腔體，引發管的下端插入制氧反應物中，引發管的上端穿過分子篩外露在反應腔體外，出氧管的下端穿過分子篩插裝在反應腔體內，且出氧管的下端位於制氧反應物的上方，制氧反應物由超氧化鈉、明礬和二氧化矽組成。本發明用於制氧。
文檔編號C01B13/02GK102976273SQ20121053311
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月11日 優先權日2012年12月11日
發明者郝素娥, 李雲嬌, 孔繁黎, 李佳龍, 商慶燕 申請人:哈爾濱工業大學