Производство
Производство мембран для дыхательных систем начинается с выбора подходящих материалов. Для создания мембран обычно используются полимерные материалы, такие как полиэстер, полипропилен или полиуретан. Эти материалы обладают высокой проницаемостью к воздуху, что делает их идеальными для использования в дыхательных системах.
После выбора материалов, производители начинают процесс литья мембран. Это может быть выполнено с помощью различных методов, включая экструзию или литье под давлением. Во время этого процесса, материалы расплавляются и формируются в тонкие слои, которые потом склеиваются вместе, чтобы создать мембрану.
Затем мембраны проходят через процесс отверждения, который обеспечивает их прочность и устойчивость к воздействию окружающей среды. Это может быть достигнуто путем нагревания мембран до определенной температуры и выдержки их в течение определенного времени.
После отверждения, мембраны обычно проходят проверку качества, чтобы убедиться, что они соответствуют необходимым стандартам. Это может включать проверку проницаемости воздуха, прочности и устойчивости к влаге.
В конце концов, мембраны готовы для установки в дыхательные системы. Они могут быть использованы в различных областях, включая медицинское оборудование, средства защиты, спортивные маски и другие приложения, где требуется эффективная фильтрация воздуха при сохранении комфорта и дышащих свойств.
Преимущества мембранного дыхания
Мембранное дыхание — это уникальный процесс, который позволяет организму получать необходимый кислород без прямого контакта с воздухом. Вот некоторые преимущества мембранного дыхания:
Эффективность: Мембранное дыхание является эффективным способом получения кислорода для организма. Мембраны, используемые в процессе, имеют микроскопические поры, которые позволяют пропускать только молекулы кислорода и удерживать углекислый газ и другие вредные вещества. Это позволяет организму получать только чистый кислород без загрязнений и отходов.
Мобильность: Мембранное дыхание позволяет организму получать кислород независимо от присутствия воздуха. Это делает его особенно полезным в условиях, где доступ к свежему воздуху ограничен, например, под водой или в глубоких пещерах. Таким образом, организмы, способные проводить мембранное дыхание, имеют большую свободу передвижения и эксплорации окружающей среды.
Экономия энергии: Мембранное дыхание требует гораздо меньше энергии, чем обычное дыхание
Это особенно важно для организмов, которые живут в экстремальных условиях, где ресурсы ограничены. Затраты энергии на дыхание могут быть минимизированы благодаря мембранам.
Защита от вредных веществ: Мембранное дыхание позволяет организму избежать непосредственного контакта с вредными веществами в окружающей среде
Благодаря пористой структуре мембран, они могут удерживать вредные вещества, которые могут вызывать ущерб для организма. Это особенно полезно в условиях сильно загрязненной среды или при наличии ядовитых газов.
Преимущества мембранного дыхания делают его ценным механизмом выживания для различных организмов. Оно обеспечивает эффективную передачу кислорода и защиту от вредных веществ, сохраняя при этом энергию и обеспечивая мобильность
Это важное направление исследований, которое может привести к разработке новых технологий и применений мембранного дыхания в различных областях
Мембранные воздухоразделительные установки
Мембранные воздухоразделительные установки отличаются от остальных выдачей только одного целевого продукта – азота.
По составу оборудования мембранные установки аналогичны адсорбционным, только вместо адсорбционного блока разделения устанавливается блок со стандартными мембранными картриджами. Объем и чистота продуктового азота определяется производительностью компрессора, пропускной способностью мембранных картриджей и соотношением перерабатываемого и продуктового потоков.
Мембраны очень чувствительны к капельной влаге и маслу, поэтому установки эксплуатируются при температуре выше 0?С, а процессу подготовки воздуха уделяется особое внимание
Экология
Экология — это наука, изучающая взаимосвязи между организмами и их окружающей средой. Она занимается изучением влияния различных факторов на живые организмы и исследует как они взаимодействуют между собой в экосистемах.
Важной задачей экологии является изучение и охрана окружающей среды. Окружающая среда включает в себя все природные ресурсы — воздух, воду, почву, растения и животных
Охрана окружающей среды необходима для поддержания биоразнообразия и сохранения природных экосистем.
Одним из важных аспектов экологии является сохранение природных ресурсов. Наша планета имеет ограниченные ресурсы, и мы должны бережно относиться к ним. Постоянное использование и загрязнение природных ресурсов может привести к их истощению и ухудшению качества жизни на Земле.
В экологии также изучаются вопросы загрязнения окружающей среды. Различные виды загрязнения, такие как выбросы промышленных отходов, автомобильные выбросы, использование химических удобрений и пестицидов, оказывают негативное воздействие на окружающую среду и здоровье людей и животных. Экологи работают над поиском способов сокращения и предотвращения загрязнения окружающей среды.
Экология занимается и изучением изменения климата, которое имеет серьезные последствия для природных и человеческих систем. Глобальное потепление, вызванное увеличением выбросов парниковых газов, ведет к изменению погодных условий, подъему уровня моря и потере биоразнообразия. Изучение этих изменений позволяет разрабатывать меры по адаптации и смягчению негативных последствий.
Применение мембранного дыхания в различных отраслях
Медицина
Мембранное дыхание широко применяется в медицине, особенно при лечении пациентов с заболеваниями легких. Специальные мембраны используются для поддержания функционирования дыхательной системы пациента, когда его собственные легкие не способны достаточно обеспечить газообмен. Это может быть особенно полезно в случаях, когда пациент находится на искусственной вентиляции легких или после операций на грудной клетке.
Промышленность
Мембранное дыхание находит применение в различных отраслях промышленности. В основном, мембранные системы используются для очистки и фильтрации воздуха в рабочих зонах. Мембраны способны улавливать и задерживать различные опасные примеси, такие как пыль, пары масел, газы и токсичные вещества. Это позволяет защитить рабочих от вредных воздействий и создать безопасные условия труда.
Водоснабжение и сточные воды
В области водоснабжения и водоочистки мембранное дыхание используется для удаления газов и примесей из воды. Мембраны способны задерживать микроорганизмы, вирусы, загрязнения и другие опасные вещества, что позволяет получать чистую питьевую воду или очищать сточные воды перед выпуском в окружающую среду. Это технологическое решение позволяет улучшить качество воды и сохранить ее экологическую чистоту.
Энергетика
Мембранные системы дыхания имеют широкое применение в сфере энергетики. Они используются для очистки газов в процессе производства, а также для переработки газов в энергетических установках. Мембраны способны эффективно отделять два разных газа, позволяя получать ценные продукты и снижать выбросы вредных веществ. Такая технология становится все более популярной в производстве сжиженного природного газа и углеводородов.
Пищевая промышленность
В пищевой промышленности мембранные системы используются для фильтрации и разделения продуктов. Мембраны способны отделять жидкие компоненты от твердых или газовых, а также для обратного осмоса и обезвоживания. Это позволяет получать более чистые и качественные продукты, а также повышает эффективность и экономичность производственных процессов.
Принцип работы мембранного дыхания
Мембранное дыхание является процессом, при котором организм получает кислород из воздуха и выделяет углекислый газ. Оно основано на работе специальных органов — легких, которые содержат мембраны, позволяющие газам свободно проходить через них.
Основной принцип работы мембранного дыхания состоит в том, что при вдохе мышцы диафрагмы сокращаются, создавая разрежение в грудной полости. Это приводит к тому, что воздух с наибольшим содержанием кислорода (окись углерода) из атмосферы поступает в организм и проходит через носовые ходы (рот) и гортань. Затем воздух направляется через трахею и бронхи в легкие.
В легких кислород и углекислый газ проходят через мембраны альвеол, которые служат специальными маленькими воздушными мешками. Тонкие стенки альвеол содержат сеть капилляров, через которые кровь поступает к мембранам. Кислород из воздуха переходит через мембрану и попадает в кровь, где связывается с гемоглобином, а затем распределяется по всему организму.
После того, как кислород был передан в кровь, углекислый газ, образовавшийся в результате метаболических процессов в организме, переходит обратно в легкие через мембрану альвеол. Затем углекислый газ выдыхается из организма в окружающую среду во время выдоха.
Таким образом, мембранное дыхание осуществляет обмен газами между организмом и внешней средой, обеспечивая поступление кислорода и удаление углекислого газа. Этот процесс является неотъемлемым элементом жизнедеятельности организма и обеспечивает доставку необходимого кислорода к клеткам всех органов и систем.
От решения проблемы надежности к созданию прототипа мембраны, обогащающей воздух кислородом
Следующей задачей было создание прототипа, соответствующего индивидуальным требованиям к продукту. Мембрана толщиной 0,1 микрон не может сама держать форму — она должна быть встроена в некую поддерживающую конструкцию, перед тем как ее использовать в конечном изделии.
Поддерживающая конструкция должна иметь максимальное число отверстий, но такое, чтобы это не оказывало существенного влияния на функционирование мембраны. При этом конструкция должна быть достаточно крепкой, чтобы поддерживать тонкую мембрану. Найти компромисс между количеством отверстий и прочностью было нелегко, а сложный производственный процесс сразу реагирует на малейшую вибрацию и изменение влажности.Иногда работы выполнялись по ночам, чтобы избежать вибрации, вызванной поездами, проходящими мимо фабрики. После многих проб и ошибок инженерам наконец удалось совместно разработать поддерживающую конструкцию, завершив создание прототипа мембраны. Разработка была удостоена нескольких наград в Японии как промышленная технология увеличения полноты сгорания мусора.Высокие рабочие характеристики и надежность мембраны принесли ей заслуженное признание специалистов. С тех пор инженеры Panasonic применяли эту технологию для разработки и создания аэрофонов и других устройств, таких как медицинское кислородное оборудование.
Кондиционер Panasonic, обогащающий воздух кислородом, поможет Вам укрепить здоровье
В последние годы люди уделяют все больше внимания своему здоровью, поэтому значительно оживился рынок товаров для здорового образа жизни
Теперь многие обращают внимание не только на то, что они едят или пьют, но также и на воздух, которым они дышат, как на существенный компонент здорового образа жизни
Чтобы максимально отвечать этим требованиям, новые системы кондиционирования Panasonic были оборудованы уникальными мембранами, обогащающими воздух кислородом. Это вывело саму концепцию кондиционирования воздуха на новый уровень. Теперь кондиционеры не просто регулируют температуру и влажность воздуха в помещении, они способны принципиально улучшать качество воздуха, которым мы дышим, насыщая его кислородом и отрицательными ионами. Именно такое оборудование и предлагает Вам Panasonic.Люди наконец осознали ту важную роль, которую играет кислород в здоровом образе жизни. Кондиционеры, обогащающие воздух кислородом, буквально сметают с полок магазинов, потому что они как нельзя лучше отвечают потребностям рынка. Мембраны для обогащения воздуха кислородом, созданные Panasonic в результате многолетних исследований, направили развитие мировой индустрии кондиционирования воздуха по новому пути. В современном мире, стоящем перед угрозой катастрофического снижения уровня кислорода в воздухе из-за растущего загрязнения окружающей среды, на новую технологию кондиционирования Panasonic возлагаются большие надежды.
Кондиционеры Panasonic с генератором кислорода O2air:
| холод, кВт | тепло, кВт | Цена, руб. | |
| O2air — 2007 * | |||
| CS-XA9DKE | 2,7 | 3,1 | 44 547 |
| CS-XA12DKE | 3,52 | 3,9 | 54 932 |
| холод, кВт | тепло, кВт | Цена, руб. | |
| Super Deluxe — 2007* | |||
| CS-XE9DKE Oxygen | 2,6 | 3,6 | 58 714 |
| CS-XE12DKE Oxygen | 3,45 | 4,8 | 68 200 |
| холод, кВт | тепло, кВт | Цена, руб. | |
| Flagship (Inverter + O2air) — 2007 * | |||
| CS-HE9DKE Flagship | 2,6 | 3,6 | 71 982 |
| CS-HE12DKE Flagship | 3,5 | 4,8 | 77 686 |
<< Кондиционеры Panasonic
(495) 663–35–06, (495) 544–80–30прайс-листе
Криогенные воздухоразделительные установки (ВРУ)
Принцип работы криогенных воздухоразделительных установок основан на низкотемпературной ректификации сжиженного воздуха. Установки состоят из компрессорного, технологического и вспомогательного оборудования. Упрощенная технологическая схема выглядит следующим образом: воздух после сжатия в компрессоре проходит блоки очистки, где освобождается от влаги, углекислоты и углеводородов, расширяется в детандере с понижением температуры, проходит через теплообменники, сжижается и попадает в ректификационную колонну на разделение, после чего, в зависимости от режима, выдается азот или кислород в жидком или газообразном состоянии.
Криогенные ВРУ технически достаточно сложны, требуют значительного времени для выхода на режим, смену режима и отогрев, включают в себя энергоемкую систему очистки, металлоемкое тепло- и массообменное оборудование, детандер, систему автоматики. Криогенные установки требуют высококвалифицированного обслуживания и достаточно энергоемки. Эти недостатки компенсируются возможностью получения сжиженных продуктов разделения воздуха и чистого медицинского кислорода.
НПО «ГЕЛИЙМАШ» выпускает малые криогенные установки по циклу высокого давления в двух базовых исполнениях: стационарную СКДС-100В и транспортабельную ТКДС-100В, размещенную в двух стандартных 20-футовых контейнерах. Станции предназначены для получения газообразного азота или кислорода под давлением, сжиженного азота или кислорода а также сухого воздуха высокого давления, свободного от примесей. По требованиям заказчиков возможно изготовление установок — модификаций базовых моделей.
Установки КБА для производства кислорода
Воздухоразделительные установки КБА (PSA) предназначенные для получения кислорода, обеспечивают относительно невысокую концентрацию продукта (не более 95%). Эта величина в определенной степени ограничивает применение установок. Не смотря на ограничения по концентрации кислорода, спектр применения установок достаточно широк:
- для получения кислорода для автогенных работ (за исключением автоматической резки металлов);
- в силикатной промышленности и целлюлозно-бумажном производстве;
- в рыбоводстве;
- для обработки сточных вод и обеспечения кислородом озонаторных установок;
- в процессе переработки органических отходов (пиролиз);
- в микробиологических производствах;
- в пищевой и фармацевтической промышленностях, в сельском хозяйстве;
- в других областях для интенсификации технологических процессов.
Установки КБА для производства азота
Серийные воздухоразделительные установки, работающие по принципу КБА (PSA) и предназначенные для производства газообразного азота, обеспечивают чистоту продукта до 99,9995%. Применение дополнительных модулей позволяет получить ещё более чистый азот.
Установки применяются:
- для обеспечения пожаро-взрывобезопасности во время проведения монтажных, профилактических и ремонтных работ на установках, блоках и элементах нефтегазового комплекса;
- для создания «азотной подушки» при переливе и транспортировке нефтепродуктов;
- для создания инертной среды в химических производствах при разделении сложных растворов и смесей, в том числе в лако-красочной промышленности;
- для создания инертных сред в электронной промышленности;
- в качестве средств пожаротушения и прекращения процессов тления в технологических процессах;
- для упаковки пищевых продуктов;
- в других областях для создания нейтральных сред.
Адсорбционные воздухоразделительные установки
Для потребителей газообразного азота и кислорода выпускаются адсорбционные воздухоразделительные установки. Их работа основана на селективном поглощении компонентов воздуха молекулярными адсорбентами по технологии Короткоцикловой безнагревной адсорбции (КБА) или в английском варианте Pressure Swing Adsorption (PSA).
При прохождении сжатого воздуха через один из двух попеременно работающих адсорберов происходит преимущественное поглощение азота или кислорода (одновременно с водяными парами, двуокисью углерода и углеводородными соединениями) из воздуха, а оставшийся газ направляется потребителю. Регенерация адсорбента осуществляется при сбросе давления в адсорбере и его продувке. Рабочий процесс на осуществляется при положительной температуре в полностью автоматическом режиме.
К числу факторов, обеспечивающих конкурентоспособность установок КБА (PSA), относится их сравнительная дешевизна, простота монтажа, эксплуатации и технического обслуживания. Кроме того, установки этого типа отличает компактность оборудования, высокая степень безопасности, надежности, автоматизации технологического процесса (включая пуск и остановку), короткий период пуска и практически неограниченная продолжительность рабочей кампании.
Адсорбционный метод разделения воздуха в достаточно большом диапазоне производительности и концентрации отличается большей экономичностью по сравнению с криогенным методом, что связано с меньшим давлением в цикле. Однако этот метод не позволяет получать чистый технический кислород и сжиженные газы.
Реферат патента 2021 года Высокоселективная асимметричная ионно-транспортная мембрана на пористой подложке для выделения высокочистого кислорода из воздуха
Изобретение относится к области электротехники, а именно к электрохимическим асимметричным мембранам с жидкоканальной зернограничной структурой на пористой подложке для получения высокочистого кислорода из воздуха. Такие мембраны применяются в различных электрохимических устройствах: сепараторах высокочистого кислорода, мембранных реакторах, топливных элементах, газовых сенсорах и др. В качестве мембранного материала предложен расплавно-оксидный композит, содержащий, мас.%: CuV2O6 — 20%, Cu2V2O7 — 80%. В качестве подложки предложен анодный оксид алюминия. Оптимальная толщина мембраны составляет 1,2-3,4 мм. Изобретение обеспечивает высокую проницаемость по кислороду и высокую селективность процесса концентрирования кислорода (по отношению к азоту). 1 табл, 2 пр., 6 ил.
Похожие патенты RU2743430C1
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| ИОННО-ТРАНСПОРТНАЯ КЕРАМИЧЕСКАЯ МЕМБРАНА ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ КИСЛОРОДА ИЗ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ | 2009 |
|
RU2400293C1 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПЛЕКСА «ЗОЛЬ-ГЕЛЬ» ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ ИЗ ТРЕХ СОЛЕЙ МЕТАЛЛОВ И ПРИМЕНЕНИЕ СПОСОБА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОЙ МЕМБРАНЫ | 2012 |
|
RU2608383C2 |
| ГАЗОХИМИЧЕСКИЙ МЕМБРАННЫЙ РЕАКТОР | 2015 |
|
RU2592627C1 |
| Способ получения материала ионотранспортной мембраны | 2021 |
|
RU2775471C1 |
| Способ получения многослойного материала элемента генератора кислорода | 2022 |
|
RU2788864C1 |
| МЕМБРАНА ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ ВОДОРОДА | 2014 |
|
RU2579397C1 |
| СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГАЗОПЛОТНОЙ КЕРАМИКИ ДЛЯ ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ | 2012 |
|
RU2522492C2 |
| КОМПОЗИЦИОННАЯ АСИММЕТРИЧНАЯ ПОЛИМЕРНАЯ ПЕРВАПОРАЦИОННАЯ МЕМБРАНА | 2019 | RU2714644C1 | |
| Способ получения динамической ультрафильтрационной мембраны нейлон-полистирол для разделения водомасляных эмульсий | 2018 |
|
RU2681638C1 |
| Асимметричная полимерная первапорационная мембрана на основе полиимида для разделения компонентов различной полярности жидких смесей и для обессоливания | 2019 |
|
RU2701532C1 |
Что такое мембранное дыхание и зачем оно нужно?
Мембранное дыхание – это способ дыхания, при котором газы обмениваются между организмом и окружающей средой в результате диффузии через тонкую мембрану. Такой вид дыхания используется различными организмами, включая растения, животных и микроорганизмы.
Организмы, применяющие мембранное дыхание, обычно имеют специальные органы и структуры, позволяющие им эффективно осуществлять газообмен. Например, у насекомых, таких как жуки и пауки, дыхание осуществляется при помощи трахей – трубок, проникающих в ткани организма. У рыб обмен газами происходит через жаберные дуги, а у растений – через клетки поверхности листьев.
Мембранное дыхание важно для жизнедеятельности организмов, так как позволяет им получать необходимый кислород и удалять избыток углекислого газа. При дыхании кислород, который организмы необходим, попадает в их клетки для утилизации в процессе внутреннего дыхания
Также мембранное дыхание позволяет организмам избавляться от образующегося в результате обмена газами углекислого газа, который является отходом обмена веществ.
Эволюционное развитие мембранного дыхания позволило организмам освоить самые разные среды обитания – от воды до суши. Некоторые организмы способны переключаться на разные виды дыхания в зависимости от условий окружающей среды. Например, некоторые рыбы могут дышать кислородом из воздуха, если вода, в которой они обитают, становится недостаточно кислородной.