专利名称：一种供氧装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种供氧装置及其氧源的制法。
本发明的发明人已提出了“一种氧气发生装置”的专利申请(慈云祥等，中国专利申请号89 1 06479.6，申请日89.8.25)，其中也介绍了有关的其他国家的专利或专利申请，例如，美国专利4，548，730(1985);日本公开专利申请，昭61-227903(1986)，昭62-127067(1987)。上述专利或专利申请各有其独到之处，但在制造工艺，使用方便，便于携带和操作安全等方面仍有诸多不尽如意之处，因此如何达到更加完善实用仍是应努力的目标，这就是本发明的目的。
本发明较之前述的专利或专利申请有如下的优点和易接受性1.装置的结构简单，制造难度小，形状和尺寸大小无特殊要求，可制成随身携带式的。本装置的组合随意性较大。
2.所用的可产生氧气的物质，简称氧源和催化剂皆为固体。即便使用液体催化剂，也是在使用时由固体临时配制成水溶液，这对运输、携带都非常方便。
3.使用安全，随时随地都可使用，例如，于高原地区旅游随身携带此装置即可免受缺氧之苦。
上述情况表明，本发明装置不仅比现用的由大小不同的钢瓶供氧方便安全得多，而且适用范围大，也比已有专利和专利申请的设计效果好，轻便安全，结构简单，操作方便，易被接受。
本发明装置采用固态的过氧化氢合碳酰胺作为可产生氧气的物质(简称“固体氧”)，这比使用其他过氧化物，例如常用的过氧化钾要方便安全得多，因此，为本发明装置扩大应用范围提供了很好的基础。“固体氧”虽为已知物，但有关扩大生产规模并采用本发明的设计使之产生氧，尚未见文献报导，在本发明中还解决了防止产物分解的问题以及制取高产率“固体氧”的方法，为该化合物的应用提供了必要的前提和有利的条件，该化合物在过渡金属氧化物的催化下易产生氧气，反应为放热反应。
本发明装置至少包括下列组成部分(1)进行产生氧气反应的反应器，为了保证不发生副反应，反应温度需低于70℃，为此，在用固体催化剂时反应器的外部可配置冷却设备，例如水冷却设备;如果用液体催化剂，例如用0.01-1%高锰酸钾水溶液则可不用外部冷却;为了控制反应温度还可以在反应器中加入冷却剂，例如晶体硫酸钠，其用量近于所用“固体氧”的重量，此时，反应器外部也不必冷却。
(2)可产生氧气的物质。本发明装置使用“固体氧”，它的优点是，在一定的条件下产生高纯度的氧气，本发明制该化合物的方法是在一定量的乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA)存在下由过氧化氢和碳酰胺作用制得。
(3)催化剂。它可使“固体氧”迅速产生氧气。固态载体催化剂可选用前述中国专利申请中所述的催化剂，或者用至少含有锰(Ⅳ)氧化物的载体催化剂，还可用活性组分为锰(Ⅳ)、铁(Ⅲ)、钴(Ⅲ)氧化物(重量比依次为5∶2∶1)，载体为活性炭的载体催化剂，活性组分与活性炭之比为10∶1。制备该催化剂可按上述比例将所述金属的低价氯化物水溶液与活性炭混合，搅拌10-20分钟，用氢氧化钠水溶液使pH为8-10，加3-7毫升30%过氧化氢水溶液，搅拌10-30分钟后过滤、干燥，即得所述的催化剂。我们发现使用液体催化剂，例如0.01-1%的高锰酸钾水溶液(该溶液于使用时临时配制)能得到最佳效果。
(4)净化装置。其中装有净化剂。净化剂可用(3)中所述的各种载体催化剂，只需氧气与之接触即可保证其纯度。
(5)作为有氧气产生的指示器和使放出的氧气得到洗涤并使之带有一定湿度的液体容器。于该容器中可装入水，使氧气于其中通过。
(6)氧气出口及导气管，该管可用橡皮管，最好用硅胶管，该类导管无橡胶异味。
除上述所必须的组成部分外，根据需要还可以有其他部件，这对本技术领域的技术人员是显而易见的，也属于本发明的范围。上述各组成部分可以以不同的方式组合在一起，形成供氧装置。其中的反应器、容器及各种设备可任选金属、塑料或玻璃等材料制成，形状及其尺寸大小可根据需要任意选择。需要供给大量氧气时，可用有多个反应器的供氧装置或将几个供氧装置并联使用。
将上述的(2)和(3)的“固体氧”和催化剂在反应器中混合即可有氧气产生。控制反应温度低于70℃。使用固体催化剂时，于反应器中加入5-20毫升水。
本发明装置结构简单轻便，可随身携带，特别适合家庭、医院、急救和高原地区的给氧需要。
上述产生氧的物质“固体氧”文献上只简单地报导了由碳酰胺与过氧化氢反应制得，但对反应条件未作过系统研究，在所报导的条件下产品容易分解，难获得高产率。在本发明的合成条件下，可以防止产物分解，得到高产率的产品。即在乙二胺四乙酸二钠盐存在下，使碳酰胺与过氧化氢溶液反应，控制反应温度低于70℃，在40-65℃反应5-40分钟，冷却过滤、干燥，得无色晶体产品，密封保存。每100克产品可产生氧气10升以上。滤液可综合利用，例如可以从中回收碳酰胺或者将之稀释作肥料用，故使用本制备方法，对环境无污染。
为了更清楚地说明本发明，列举以下实施例，但并非以此限制本发明的范围。
实例1“固体氧”的制备于装有搅拌器、温度计的反应器中加入碳酰胺7.2公斤、30%过氧化氢水溶液10升，乙二胺四乙酸二钠10克，开动搅拌器，加热至45-50℃保持此温度反应10-15分钟后冷却、过滤、甩干、干燥，得5.5公斤无色晶体产品。热重分析测得其分解温度为79℃，密封保存备用。在本发明装置中使用，每100克产品可产生氧气10升以上，氧气纯度高于98%。
实例2 催化剂的制备将二氯化锰(MnCl2·4H2O)5克，二氯化铁(FeCl2·6H2O)2克、二氯化钴(CoCl2·6H2O)1克溶于水中，加入1克活性炭搅拌10-15分钟加入氢氧化钠水溶液使反应溶液PH为8-10，加入5-6毫升30%的过氧化氢水溶液搅拌20-30分钟，过滤、干燥即得。
实例3 保温瓶式供氧装置如示意
图1所示，该装置包括塑料制成如保温瓶式的外壳，其内中央部为一金属制成的反应器2，反应器外部和外壳内部的空间中加入水形成冷却系统，反应器上部的氧气出口1与净化器和指示有气体流出的盛水容器串连，于该容器上接导气管。该装置的大小可根据需要确定。例如反应器高约22厘米，直径10厘米的装置一次可于反应器中加入200克“固体氧”，0.1-1克载体催化剂，20毫升水，可连续供氧20升以上，净化剂可用反应中所用的载体催化剂。
实例4 一次性供氧装置如示意图2所示，其大小犹如饮料易拉罐，于反应器5中装入100克“固体氧”，催化剂容器中装入100毫升0.05%的高锰酸钾溶液。使用时，将活塞推下，使液体催化剂与“固体氧”混合，则有氧气产生，由出气管7流出。约可产生10-15升氧。
实例5 便携式供氧装置如示意图3所示，该装置由聚乙烯或聚丙烯聚合物制成，可拆分为两部分。使用时，将之打开，于反应器10中加入200克“固体氧”和150毫升0.03%新配制的高锰酸钾水溶液，然后将两部分合在一起，氧经净化、洗气、指示器从出气口流出。无氧产生时，倒出反应液，如此重复使用。该装置的形状及大小可任意造定。例如制成挎包式的，挎在身上，在高原缺氧地区使用很方便。
附图简介图1 保温瓶式供氧装置1 出气孔2 反应器3 冷却水图2 一次性供氧装置4 上盖5 反应器6 塞子7 出气管8 催化剂容器图3 便携式供氧装置9 上盖10 反应器11 出气口12 洗气与指示器上述实施例的供氧装置所产生的氧，纯度见分析结果报告书。
权利要求
1.一种供氧装置，其特征在于，该装置至少包括(1)一个或多个反应器，其外部可配置冷却设备或无冷却设备；(2)由碳酰胺与过氧化氢反应制得的固态过氧化氢合碳酰胺；(3)液体催化剂或者固态载体催化剂，其活性组分至少含有锰(Ⅳ)氧化物；(4)含净化剂的氧气净化装置，其中净化剂可用(3)中所述的载体催化剂；(5)表明有氧气产生并洗涤氧气的液体容器；(6)氧气出口及导气管；将(2)和(3)在反应器中混合即可产生氧气，控制温度低于70℃，用固体载体催化剂时，加入有利于反应的适量水，所述的反应器、容器及各种设备可任选金属、塑料或玻璃材料制成，其形状、尺寸大小根据需要任意选择。
2.按照权利要求1的装置，其特征在于，(1)所述的反应器外部无冷却设备;(2)所述的催化剂为0.01-1%的高锰酸钾水溶液;(3)所述的净化剂为其中所述活性组分至少含有锰(Ⅳ)氧化物的固体载体催化剂;(4)洗氧气的液体为水。
3.按照权利要求1和2的装置，其特征在于(1)所述的反应器外部配有水冷却设备;(2)所述载体催化剂的活性组分为锰(Ⅳ)铁(Ⅲ)钴(Ⅲ)氧化物，它们的重量比依次为5∶2∶1，载体为活性炭，活性组分与载体之重量比为10∶1，按比例将上述金属的低价氯化物水溶液与活性炭混合、搅拌30分钟，用氢氧化钠水溶液使pH为8-10，加3-7毫升过氧化氢水溶液搅拌10-30分钟后过滤、干燥、制得催化剂;(3)净化剂为(2)中所述的载体催化剂。
4.按照权利要求1和2的装置，其特征在于(1)所述的催化剂为权利要求3的(2)中所述的载体催化剂;(2)净化剂与(1)的催化剂相同;(3)于反应器内的反应物中加入结晶硫酸钠，其重量与过氧化氢合碳酰胺的重量相近。
5.按照权利要求1所述过氧化氢合碳酰胺的制备方法，其特征在于，在乙二胺四乙酸二钠盐存在下使碳酰胺与过氧化氢水溶液作用，于温度40-65℃，反应5-40分钟。
全文摘要
本发明涉及一种供氧装置及其氧源的制法，本发明装置包括反应器、可产生氧气的固态物质、催化剂、氧气净化器、洗涤氧气的液体及其容器。将可产生氧气的物质和催化剂在反应器中混合即可产生氧气，其纯度符合卫生标准。本装置结构简单轻便，可随身携带。特别适合家庭、医院、急救及高原地区的给氧需要。
文档编号C01B13/02GK1055524SQ90101729
公开日1991年10月23日 申请日期1990年4月2日 优先权日1990年4月2日
发明者常文保, 慈云祥, 岳载, 姚凤姬, 刘兆兰 申请人:北京大学