一种过氧化尿素制氧过程的环境酸碱度控制方法技术

一种环境酸碱度控制方法，适用于过氧化尿素制氧过程，其特征在于碱性物质(1)包含速效碱(11)和缓释碱(12)，速效碱(11)包含速效碱有效物(111)和速效碱辅助物(112)，缓释碱(12)包含缓释碱有效物(121)和缓释碱辅助物(122)，碱性物质(1)整体由渗透层(2)包裹成袋状，速效碱(11)和缓释碱(12)在制氧过程开始前为固体颗粒，不与过氧化尿素接触，过氧化尿素制氧过程开始后碱性物质(1)溶解，并渗透过隔离层(2)与过氧化尿素接触，进而控制制氧过程的环境酸碱度，本发明专利技术重复性高，控制精准，平稳可靠，拓展了技术的应用领域，具有广阔的市场应用前景。

An environmental pH control method for urea peroxide oxygen production process

【技术实现步骤摘要】
一种过氧化尿素制氧过程的环境酸碱度控制方法
：本专利技术涉及一种环境酸碱度控制方法，适用于过氧化尿素制氧过程。
技术介绍
：过氧化尿素作为一种新型的制氧原料，近年来受到广大关注。因其成本可控，性能优良，溶解度高，有效氧含量高的特点，特别适合于小型家用便携制氧装置。专利CN104030251A(申请号201310368025.2)公布了一种便携制氧装置，采用无源化学制氧，装置体积小，质量轻，随时使用，操作方便，具有良好的应用前景，是民用级制氧装置的一种发展方向。过氧化尿素制氧过程，最经济合理的催化剂是过渡金属氧化物，这就要求整个制氧过程必须保持碱性环境。环境酸碱度对于制氧过程具有决定性影响，原因在于：1.环境碱性强时，过氧化尿素中含有大量有机氮，容易分解出氨气和二氧化碳，使整个制氧过程受到严重污染；2.环境酸性强时，作为催化剂的过渡金属氧化物会转化为过渡金属阳离子，失去催化活性，制氧过程无法进行完全；3.过氧化尿素制氧过程，需要弱碱性环境，并且整个制氧过程中环境酸碱度保持稳定可控。因此在过氧化尿素制氧过程中，环境酸碱度控制方法就成为整个技术的核心之一。本专利技术针对过氧化尿素制氧过程，创新性的提出了一种环境酸碱度控制方法，既可以满足制氧过程必须的弱碱性环境，保持制氧过程连续稳定，又可避免氨气污染，极大的完善了过氧化尿素制氧过程，并且具有成本低，便于批量生产，可靠性高的特点。
技术实现思路
：一种环境酸碱控制方法，适用于过氧化尿素制氧过程，其特征在于碱性物质(1)包含速效碱(11)和缓释碱(12)，速效碱(11)包含速效碱有效物(111)和速效碱辅助物(112)，缓释碱(12)包含缓释碱有效物(121)和缓释碱辅助物(122)，碱性物质(1)整体由渗透层(2)包裹成袋状，速效碱(11)和缓释碱(12)在制氧过程开始前为固体颗粒，不与过氧化尿素接触，过氧化尿素制氧过程开始后碱性物质(1)溶解溶解，并经过渗透层(2)与过氧化尿素接触，进而控制制氧过程的环境酸碱度。过氧化尿素中包含尿素和过氧化氢，是无色透明晶体，为保证其稳定性，通常在合成时向增加一定量的酸性物质，以延长产品的有效期，因此成品过氧化尿素通常是弱酸性。与过渡金属氧化物接触后，过渡金属氧化物会催化过氧化尿素迅速分解，生成尿素，水和氧气。这就是过氧化尿素制氧过程的化学本质。过渡金属氧化物作为催化剂，其催化活性受到环境酸碱度影响。环境酸性过强会使过渡金属氧化物变成过渡金属盐，活性大大降低，甚至可能被过氧化氢还原，失去催化活性。然而，环境碱性随可以保证过氧化尿素制氧过程进行，但是随着过氧化尿素制氧过程，环境内会生成大量尿素尿，尿素在环境碱性过强时，很容易分解为二氧化碳，氨气和水，氨气有浓烈的刺鼻味道，使制氧过程被污染，氧气不可直接使用。因此，在过氧化尿素制氧过程中，对于环境酸碱度精细化控制，是整个制氧过程的核心要素。过氧化尿素制氧过程，合理的环境酸碱度，与采用的过渡金属氧化物和环境温度相关，两者缺一不可。通常控制环境酸碱度范围在pH5.5～8.5。过氧化尿素中的酸性物质，在制氧过程中会逐步释放，进入环境，必然使环境酸碱度改变，为了维持合理的环境酸碱度范围，必须有相应的碱性物质(1)释放机制，以消除过氧化尿素中酸性物质的影响。本专利技术将碱性物质(1)分为速效碱(11)和缓释碱(12)。速效碱(11)可以迅速溶解，产生碱性环境，使过氧化尿素制氧过程启动。缓释碱(12)溶解速率低，随过氧尿素制氧过程缓慢释放，用于维持环境酸碱度稳定。此技术的优点在于：1.采用常见无机碱作为碱性物质(1)，成本低，来源广泛，可以针对不同过渡金属氧化物和环境温度进行调节。2.速效碱有效物(111)溶解性好，在速效碱辅助物(112)的作用下，可以进一步加速溶解，使过氧化尿素制氧过程迅速启动。3.缓释碱有效物(121)在缓释碱辅助物(122)作用下，在过氧化尿素制氧过程中逐步溶解，维持环境酸碱度，避免产生剧烈环境酸碱度波动，防止尿素分解产生氨气。4.碱性物质(1)本身为颗粒，由渗透层(2)包裹成袋状，在过氧化尿素制氧过程启动前可以有效与过氧化尿素隔离，避免碱性物质(1)提前接触过氧化尿素中的酸性物质，便于长期有效保存，制氧过程开始后，碱性物质(1)溶解并通过渗透层(2)，在制氧过程中发挥作用。过氧化尿素的分解过程具体化学过程为：CH2O3(NH2)2→CO(NH2)2+H2O2↑过渡金属氧化物的催化作用，以锰的氧化物为例为例，其催化过程为：MnO(OH)+H2O2→Mn2++O2↑+H2O+OH-Mn2++H2O2+OH-→MnO(OH)显而易见，催化过程需要在碱性环境下进行。但是过氧化尿素为保持稳定含有酸性物质，以水杨酸为例，酸性物质在环境中释放过成为：C7H6O3→C7H5O3-+H+随着过氧化尿素制氧过程进行，会不断释放水杨酸，使环境酸碱度发生变化，当达到一定环境酸性时，锰的氧化物会被还原失去催化活性，其过程为：MnO(OH)+H2O2+H+→Mn2++H2O因此必须要用碱性物质(1)维持环境酸碱度，但是如果碱性过强，尿素会发生分解，其过成为：CO(NH2)2+OH-+H2O→CO2↑+NH3↑+OH-环境酸碱度pH过高的会强烈加速尿素分解过程，形成大量刺鼻的氨气。因此必须通过对环境酸碱度的控制，防止尿素分解。本专利技术根据采用的过渡金属氧化物和环境温度，调节碱性物质(1)中速效碱(11)和缓释碱(12)的比例。其中和缓释碱(12)的比例根据过氧化尿素的酸性物质含量和酸性物质种类确定。缓释碱(12)中的缓释碱辅助物(122)的含量和物质成分对于缓释碱有效物(121)的作用，对于过氧化尿素制氧过程尤其重要。缓释碱辅助物(122)的作用是调节缓释碱有效物(121)的溶解速率，缓释碱有效物(121)溶解太快，可能环境酸性太强，产生氨气；溶解太慢，可能使过渡金属氧化物催化活性降低，甚至中止过氧化尿素制氧过程。本专利技术中采用了多种方案测试，都可以满足对环境酸碱度的控制，制氧过程以平稳进行。本专利技术控制了速效碱(11)和缓释碱(12)的配比，满足对环境酸碱度的非线性控制。根据制氧过程的具体要求，控制整个制氧过程的制氧速率，可以实现制氧过程前期制氧速率快，制氧过程后期制氧速率慢，进一步增大了过氧化尿素制氧过程的可用性和可调节性。综上所述，本专利技术实现了过氧化尿素制氧过程的环境酸碱度的控制，重复性高，控制精准，平稳可靠，拓展了技术的应用领域，具有广阔的市场应用前景。具体实施方式：实例1过氧化尿素50g，催化剂0.5g，制氧过程控温在25-45℃，碱性物质(1)具体组成为：速效碱(11)：速效碱有效物(111)：氢氧化钠15％速效碱辅助物(112)：预胶化淀粉40％，低取代羟丙基纤维素43％，硬脂酸镁2％；缓释碱(12)：缓释碱有效物(121)：碳酸钠68％缓释碱辅助物(122)：预胶化淀粉30％，硬脂酸镁2％整个制氧见表1.。时间(min)温度(℃)酸碱度(pH)制氧速率(mL/min)有无氨气12610.1108无3339.1457无7458.41220无10458.5980无20418.0420无30307.50无表1.实例1-3结果通过速效碱(11)和缓释碱(12)的组合，制氧过程启动迅速，3min时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环境酸碱度控制方法，适用于过氧化尿素制氧过程，其特征在于碱性物质(1)包含速效碱(11)和缓释碱(12)，速效碱(11)包含速效碱有效物(111)和速效碱辅助物(112)，缓释碱(12)包含缓释碱有效物(121)和缓释碱辅助物(122)，碱性物质(1)整体由渗透层(2)包裹成袋状，速效碱(11)和缓释碱(12)在制氧过程开始前为固体颗粒，不与过氧化尿素接触，过氧化尿素制氧过程开始后碱性物质(1)溶解，并渗透过隔离层(2)与过氧化尿素接触，进而控制制氧过程的环境酸碱度。

【技术特征摘要】
1.一种环境酸碱度控制方法，适用于过氧化尿素制氧过程，其特征在于碱性物质(1)包含速效碱(11)和缓释碱(12)，速效碱(11)包含速效碱有效物(111)和速效碱辅助物(112)，缓释碱(12)包含缓释碱有效物(121)和缓释碱辅助物(122)，碱性物质(1)整体由渗透层(2)包裹成袋状，速效碱(11)和缓释碱(12)在制氧过程开始前为固体颗粒，不与过氧化尿素接触，过氧化尿素制氧过程开始后碱性物质(1)溶解，并渗透过隔离层(2)与过氧化尿素接触，进而控制制氧过程的环境酸碱度。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于速效碱(11)的形态为颗粒，粒径范围为0.1mm-10mm。3.根据权利要求1所述方法，其特征在于速效碱有效物(111)在速效碱(11)中的质量分数为15％-100％。4.根据权利要求1所述方法，其特征在于速效碱有效物(111)为氢氧化钠，氢氧化钾，碳酸钠，碳酸氢钠，碳酸钾，碳酸氢钾，过氧碳酸钠，过氧乙酸钠，磷酸钠，磷酸氢二钠中的一种或几种混合物。5.根据权利要求1所述方法，其特征在于速效碱辅助物(...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文昊，徐灿军，
申请(专利权)人：迈奇曼德北京科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11