[其他]制取氧气的方法和装置

说明书

本发明涉及一种以二氧化锰（MnO₂）为催化剂，高锰酸钾（KMnO₄）为加速剂，硅酸钠（Na₂SiO₃）为减速剂，利用过硼酸钠（NaBO₃·4H₂O）在水中的分解反应，产生活性高的、纯净的氧气的方法和装置。

目前国内外危重伤病员急救，防毒面具，潜水作业等所用氧气主要有两种来源，一种是空气压缩制氧，一种是以过氧化氢（H₂O₂），超氧化钾（KO₂）等为原料化学制氧。由于灌充空气氧的钢瓶价格高，内压大，故一般仅适用于医院与工业生产部门等，使用氧气枕灌充空气氧对许多人来说又是很不方便或很难办到的，而且还得购置价格较贵的氧气枕。用过氧化氢制氧往往需要特殊的装置及特制的催化剂，此外，过氧化氢的稳定性很差，遇热、光、杂质、粗糙表面及受到振摇后均易分解;过氧化氢还有腐蚀性，能腐蚀皮肤、衣物等，而且过氧化氢又是一种液体，在运输、贮存，使用方面均有不便。用超氧化钾制氧，因其属一类爆炸物品，在运输、贮存，使用时须采取密闭防爆装置，这种制氧方法安全性低，装置价昂，故不易普及。

本发明的目的是创造一种主要用于伤病员的，操作方便，构造简单，价格低廉，使用安全，便于贮存携带的制取氧气的方法和装置。

本发明所提供的制氧方法系利用过硼酸钠在水溶液中发生的下述催化分解反应：

上述反应用二氧化锰为催化剂、高锰酸钾为加速剂、硅酸钠为减速剂。催化剂二氧化锰还可以用氧化铅、氧化钴、碘化钾、硝酸银、铁盐、铜盐及铂等代替。

过硼酸钠（NaBO₃·4H₂O含量≥96%）150克价约0.5元，可产生氧气约10.5升。经试验，装在双层塑料袋中的过硼酸钠在简易仓库中放置5年后，其含量未发生明显变化。考虑到小包装与制氧所用催化剂。装置的价格，产生同体积的氧气，以过硼酸钠制取比用化学制氧中最便宜的过氧化氢制取的费用要低。

本发明所涉及的制氧装置如图所示，包括：

盛反应混合溶液的容积为600毫升的容器〔1〕，容器〔1〕外面有一条300毫升的容积标线〔10〕;盛水的起观测。洗气作用的容积为80毫升的容器2置于容器〔1〕的卡口盖〔3〕上，容器〔2〕外面亦有一条70毫升的容积标线〔11〕;容器〔1〕的卡口盖〔3〕上有连通管〔5〕，容器〔2〕的卡口盖〔4〕上有连通管〔6〕与可伸至容器〔2〕近底部的连通管〔7〕;连通管〔5〕与〔7〕通过导管〔8〕连接，连通管〔6〕接上引出导管〔9〕，产生的氧气即由此引出引管〔9〕导出。容器〔1〕上部侧面还有两个带孔的耳廓〔12〕可供安装提手或挂绳。

使用本发明所述的方法及装置制取氧气时，先将水分别倒入容器〔1〕和〔2〕中达标线，将过硼酸钠倒入容器〔1〕后，再将催化剂二氧化锰-高锰酸钾或单独的二氧化锰倒入容器〔1〕摇动均匀将卡口盖〔3〕、〔4〕盖紧，接上导管〔8〕、〔9〕，反应产生的氧气即可通过容器〔2〕由引出导管〔9〕输出。如欲调节氧气的发生速度，可再将硅酸钠或高锰酸钾加入容器〔1〕中。

本发明的具体实施例如下：

实施例1：

① 细粒状或粉状过硼酸钠（NaBO₃·4H2O%≥96）150克。

②    粉状二氧化锰（MnO2%≥90）与细粒状高锰酸钾（KMnO4%≥98）3∶1混合物2克。

③    水300毫升。

水温25℃时，氧气稳定发生速度约为250毫升/分（最初数分钟速度较快），总供氧量约10.5升，可连续供氧约40分钟。

如水温较高（但不高于最高室温），氧气发生速度过快时;或欲降低氧气发生速度时，可再加入0.5-1克粉状硅酸钠（Na₂SiO₃）;如水温较低，氧气发生速度过慢时;或欲提高氧气发生速度时，可逐次加入细粒状高锰酸钾，每次用量0.5克。

如欲增减氧气发生时间，可酌情增减过硼酸钠用量。

实施例2：

①    过硼酸钠：150克。

②    二氧化锰：5-6克。

③    水：300毫升。