含金属-有机骨架材料的封闭可逆呼吸装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及使用一种多孔金属－有机骨架从封闭或部分封闭系统内的呼吸空气中脱除二氧化碳和任选的水的方法，具有至少一个呼吸装置的这类系统及其用途，以及再生多孔金属－有机骨架材料的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含金属-有机骨架材料的封闭可逆呼吸装置本专利技术涉及使用 一种多孔金属-有机骨架材料从封闭或部分封闭系统 内的呼吸空气中脱除二氧化碳和，如果合适，脱除水的方法，具有至少一 个呼吸装置的该类系统及其用途以及再生多孔金属-有机骨架材料的方法。在封闭或部分封闭的系统中，由于氧气供应有限，例如，如果某人想 留在系统中的时间超出系统体积可提供的氧气供应许可时间，则必须补充 氧气。在此情况下，空气或氧气通常由相应的压力容器如压力储气瓶提供。例如，潜水员潜水时，如果潜水员希望在水下待相对较长的时间，则 除了戴潜水面罩外，还需同时携带氧气瓶。在此情况下， 一般通过一个呼吸嘴从压力储气瓶向潜水员送氧气，供 潜水员呼吸用。呼出的空气净皮释放到四周的水中。通过这种方式，潜水员 待在水下的时间要长于潜水面罩内空气体积可支持的时间。尽管如此，潜水员待在水下的时间仍受压力储气瓶体积限制。进一步 优化并相应延长水下停留时间的一种可能途径是另外使用 一种适合于从呼 出空气中脱除所含二氧化碳的吸附剂，采用这种方式将含剩余氧气的空气 重新送回供呼吸用。该类带有吸附剂的系统在现有技术中已为人所公知。EP-A0782953、 DE-A197 167 49及DE-A 198 16 373中描述了此类系统的实例。现有技术中描述的可用吸附剂包括不同的材料。例如，GB-A 1 438 757 中，在潜水装置中使用了碱石灰床。例如，在WO-A01/83294中描述了一种呼吸装置，其中可以通过加热 或降低二氧化碳压力使二氧化碳吸收剂再活化。所提及的该种吸收剂的一 个实例为氢氧化钙。DE-A 33 03 420描述了从C02提纯呼吸空气的方法和装置，其中用分 子筛作为吸附剂，该分子筛可以通过变压方法再生。最后，在EP-A1 155 728中描迷了一些特殊的吸附剂。这些吸附剂为 氨基-甲基化珠状聚合物。尽管在现有技术中已提供了很多吸附剂，但仍然需要其它更为优化的 吸附剂来从呼吸空气中脱除二氧化碳和，如果合适，脱除水。因此，本专利技术的一个目的是提供进一步改进的吸附剂，供上述方法和 装置使用。本专利技术的目的可通过一种从封闭或部分封闭系统内的呼吸空气中脱除 二氧化碳和，如果合适，脱除水的方法来实现，该方法包括以下步骤 _使呼吸空气与一种多孔金属-有机骨架材料相接触，其中所述骨架材料包含至少一种通过配位作用与至少一种金属离子结合的至少二齿有机化合物。本专利技术的目的可进一步通过一个封闭或部分封闭系统来实现，该系统 包括至少一个呼吸装置和一个呼吸面罩、 一套呼吸服装或其它生命支持系 统，进一步包括一种多孔金属-有机骨架材料，该骨架材料包含至少一种通 过配位作用与至少 一种金属离子结合的至少二齿有机化合物。这是因为已发现在包括至少 一个呼吸装置的封闭或部分封闭系统中以 及在从呼吸空气中脱除二氧化碳和，如果合适，脱除水的方法中，使用多 孔金属-有机骨架材料的脱除效率尤其高，而且该材料还可以容易地再生。为了实施本专利技术脱除二氧化碳和，如果合适，脱除水的方法，特别可 采用 一个封闭或部分封闭系统，该系统包括至少 一个呼吸装置和一个呼吸 面罩、 一套呼吸服装或其它生命支持系统。封闭系统尤其指没有对从中可引入或取出大气氧的环境开放的那些。部分封闭系统尤其指那些不可从环境向系统引入大气氧的系统。原则上，所考虑的封闭或部分封闭系统的环境为任何不含环境气体的 环境，或是任何有环境气体的环境，但吸入环境气体无法维持生命或是无 法保证人类或其它高等动物不受伤害。不含环境气体的环境例如在水下或是太空中。吸入后无法维持生命或是无法保证人类或其它高等动物不受伤害的环 境气体的实例有用于呼吸的氧气含量或分压过低和/或含有其它有害成分的空气。举例来说，呼吸面罩可以是一种潜水用面罩，即潜水面罩。然而，类 似地，呼吸面罩也可以是一种呼吸防护面罩，如在火灾、化学事故、喷漆 或处理危险化学品或生物材料时、极限登山中、高空中(如在飞机中)等场 合使用的呼吸防护面罩。此外，该类系统还可以包括防护服。此外，此生 命支持系统还可以是头盔。通常该头盔也可与相应的防护服结合在一起。 常提到的与此有关的设备为全身防护服。在此上下文中也可提及太空服。类似地，它还可以是用于建筑物内空间或通道的系统，如防护空间；或是 用于交通设备如,、飞机等中的空间或通道的系统；或是用于隧道或矿 井等中的系统。封闭或部分封闭的系统还可另外配备一个内有多孔金属-有机骨架材 料的过滤器，其中多孔金属-有机骨架材料至少为吸附剂床的一部分。类似 地，也可以含有其它吸附剂，如沸石。过滤器可以是可更换的，或可以固定安装在系统中。可使用的过滤器 在现有技术中已为人所公知。这同样是现有技术中已知系统的典型组成部 分。优选采用本专利技术的封闭或部分封闭系统从呼吸空气中脱除二氧化碳 和，如果合适，脱除水。在此情况下，有利的是除了 co2，还可以脱除呼吸空气中存在的水。但是，这不是进行C02吸附的前提条件。此外，采用多孔金属-有机骨架材料也是有利的，因为它可以容易地再生。因此，本专利技术进一步涉及一种从如上所述封闭或部分封闭系统中再生多孔金属-有机骨架材料的方法，该方法包括以下步骤 -如合适，取出金属-有机骨架材料；并且 -用一种气体沖击骨架材料。例如该气体可以是空气、氮气、惰性气体或其混合物。例如，适用的 惰性气体为氦气或氩气。举例来说，可以简单地使气体流过金属-有机骨架材料进行再生。但是 优选在变压和/或变温吸附情况下进行再生。因此，在实施本专利技术的再生方法时，优选以伴随改变至少一个选自压力和温度的参数的方式来进行冲击。在本专利技术的上下文中，"压力，， 一词理解为总压和/或二氧化碳分压。 金属-有机骨架材料的再生可以在本专利技术的封闭或部分封闭系统使用期间进行。使用的多孔金属-有机骨架材料为现有技术中的公知材料。例如，A.R. Millward等人在J. Am. Chem. Soc. 127(2005)， 17998-17999中已描述了多 孔金属-有机骨架材料用于储存二氧化碳的适用性。这种多孔金属-有机骨架材料包含至少一种至少二齿有机化合物，该化 合物通过配位作用与金属离子结合。例如，在US 5 648 508、EP-A-0 790 253 中；M. O， Keeffe等人在J. Sol. StateChem,， 152(2000)，第3 20页中； H. Li等人在Nature, 402(1999)，第276页中；M. Eddaoudi等人在Topics in Catalysis 9(1999)，第105 111页中；B. Chen等人在Science, 291(2001)， 第1021-1023页中；以及DE-A-lOl 11 230中都描述了这种金属-有机骨架 材料(MOF)。本专利技术的金属-有机骨架材料带有孔，尤其是微孔和/或中孔。微孔定 义为那些直径为2nm或更小的孔，中孔定义为那些直径为2-50nm的孔， 二者都符合Pure & Applied Chem. 57(1985)，笫603-619页，特别是第606 页所述的定义。可以通过吸附测量检测微孔和/或中孔的存在，此类测量依 照DIN 66131和/或DIN 66134所述方法测量金属-有机骨架材料在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从封闭或部分封闭系统内的呼吸空气中脱除二氧化碳和，如果合适，脱除水的方法，该方法包括以下步骤：　－使呼吸空气与一种多孔金属－有机骨架材料接触，其中所述骨架材料包含至少一种通过配位作用与至少一种金属离子结合的至少二齿有机化合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J帕斯特尔，U米勒，M舒伯特，C齐奈尔，F泰驰，F波普洛，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]