Содово-известковый

Натронная известь , смесь гидроксида натрия (NaOH) и оксида кальция (CaO), используется в гранулированной форме в средах с рециркуляцией дыхания, таких как общая анестезия и ее дыхательный контур , подводные лодки , ребризеры , гипербарические камеры и подводные среды обитания . Его цель — удаление углекислого газа ( CO
₂ ) от вдыхания газов , предотвращая задержку углекислого газа и, в конечном итоге, отравление углекислым газом . ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Создание натронной извести предполагает обработку гашеной извести концентрированным раствором гидроксида натрия .

Химические компоненты

Основные компоненты натронной извести включают: оксид кальция (CaO), составляющий примерно 75%, воду ( H
₂ O ), составляющий около 20%, гидроксид натрия (NaOH) — около 3% и гидроксид калия (KOH) — примерно 0,1%.

Анестезия

Во время общей анестезии выдыхаемые пациентом газы , содержащие углекислый газ, проходят через наркозного аппарата , дыхательный контур содержащий канистру с натронной известью, наполненную гранулами натронной извести. ^{[ 1 ]} Натронная известь медицинского назначения содержит индикаторный краситель, который меняет цвет, когда достигает способности поглощать углекислый газ. Чтобы обеспечить правильное функционирование, не следует использовать скруббер с углекислым газом (или канистру с натронной известью), если индикаторный краситель активирован. Стандартные наркозные аппараты обычно содержат до 2 килограммов (4,4 фунта) гранул натронной извести. ^{[ нужна ссылка ]}

Недавно были разработаны абсорбенты углекислого газа, чтобы свести к минимуму риск образования токсичных побочных продуктов в результате взаимодействия абсорбента с ингаляционными анестетиками , такими как галотан . Для этой цели доступны некоторые абсорбенты, в том числе изготовленные из гидроксида лития. ^{[ нужна ссылка ]}

Космический полет

В космических полетах гидроксид лития (LiOH) используется в качестве поглотителя углекислого газа из-за его низкой молекулярной массы (Na: 23 г/моль; Li: 7 г/моль), что позволяет сэкономить вес во время запуска. Во время полета «Аполлона-13» высокий уровень углекислого газа в лунном модуле заставил экипаж адаптировать запасные абсорбирующие картриджи из капсулы «Аполлона» к системе лунного экскурсионного модуля (LEM).

Использование ребризера

Выдыхаемый газ подвергается решающему процессу: он должен пройти через скруббер углекислого газа, где углекислый газ поглощается, прежде чем газ снова циркулирует для дыхания. В ребризерах этот скруббер интегрирован в дыхательный контур. ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]} Однако в более крупных установках, таких как камеры рекомпрессии или подводные лодки, используется вентилятор, обеспечивающий непрерывный поток газа через скруббер. Примечательно, что использование цветного красителя в военно-морском флоте США было прекращено в 1996 году из-за опасений по поводу потенциальных химических выбросов в систему. ^{[ 4 ]}

Химическая реакция

Общая химическая реакция :

CO ₂ + Ca(OH) ₂ → CaCO ₃ + H ₂ O + тепло (при наличии воды)

Каждый моль CO ₂ (44 г) реагирует с одним молем гидроксида кальция (74 г) и образует один моль воды (18 г).

Реакцию можно рассматривать как реакцию, катализируемую сильным основанием и облегчаемую водой. ^{[ 5 ]}

Механизм реакции углекислого газа с натронной известью можно разложить на три элементарные стадии:

1)

{\ce {CO2(g) <=>> CO2(aq)}}

(CO ₂ растворяется в воде – медленно и определяюще ),

2)

{\ce {CO2(aq) + NaOH -> NaHCO3}}

(образование бикарбоната при высоком pH),

3)

{\ce {NaHCO3 + Ca(OH)2 -> CaCO3 + NaOH + H2O}}

(NaOH возвращается на этап 2 – следовательно, катализатор ).

Эта последовательность реакций объясняет каталитическую роль, которую играет гидроксид натрия в системе, и почему натронная известь обладает более высокой химической активностью, чем один гидроксид кальция. ^{[ 6 ]} Влажный гидроксид натрия пропитывает поверхность и пористость зерен гидроксида кальция с высокой удельной поверхностью . ^{[ 7 ]} Он реагирует гораздо быстрее и тем самым способствует более быстрому выведению угарного газа из контура возвратного дыхания. Образование воды в результате реакции и влага от дыхания также действуют как растворитель для реакции. Реакции в водной фазе обычно протекают быстрее, чем между сухим газом и сухим твердым веществом. Натронная известь обычно используется в ребризерах для дайвинга с замкнутым контуром и в дыхательном контуре анестезиологических систем. ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}

Тот же каталитический эффект со стороны гидроксидов щелочных металлов Na ₂ O _{в экв.} (в зависимости от содержания цемента ) также способствует карбонизации портландита атмосферным CO ₂ в бетоне, хотя скорость распространения фронта реакции там существенно ограничивается углекислым газом. диффузия внутри бетонной матрицы менее пористая . ^{[ 10 ]}

Аналогия с реакцией щелочь-кремнезем.

Похожая на вышеописанную реакция, также катализируемая гидроксидом натрия, представляет собой реакцию щелочи и кремнезема, медленный процесс разложения, вызывающий набухание и растрескивание бетона, содержащего заполнители, богатые реакционноспособным аморфным кремнеземом . Аналогичным образом гидроксид натрия значительно облегчает растворение аморфного кремнезема. Полученный силикат натрия затем реагирует с гидроксидом кальция ( портландитом ), присутствующим в затвердевшем цементном тесте, с образованием гидрата силиката кальция (сокращенно CSH в обозначениях химика-цементиста ). Эта реакция окремнения гидроксида кальция, в свою очередь, непрерывно снова высвобождает гидроксид натрия в растворе, поддерживая высокий pH, и цикл продолжается до полного исчезновения портландита или реактивного кремнезема в обнаженном бетоне. Без катализа этой реакции гидроксидами, растворимыми в натрии или калии, реакция щелочь-кремнезем не протекала бы или ограничивалась бы очень медленной пуццолановой реакцией . Реакцию щелочи и кремнезема можно записать как реакцию натронной извести, просто заменив углекислый газ на диоксид кремния в реакциях, упомянутых здесь выше, следующим образом:

реакция 1:	SiO ₂ + NaOH	→	NaHSiO ₃	растворение кремнезема NaOH: высокий pH
реакция 2:	NaHSiO ₃ + Са(ОН ₎	→	CaSiO ₃ + H ₂ O + NaOH	CSH осадки и регенерация NaOH
сумма (1+2):	SiO ₂ + Са(ОН) ₂	→	CaSiO ₃ + H ₂ O	глобальная реакция: Пуццолановая реакция, катализируемая NaOH

См. также

Скруббер углекислого газа
Щелочно-кремнеземная реакция
Натриево-известковое стекло , разновидность стекла, изготовленного из кремнезема, соды, извести и оксида алюминия.

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б Эндрюс, Дж. Джефф (1 сентября 2005 г.). «Системы анестезии» . У Пола Г. Бараша; Брюс Ф. Каллен; Роберт К. Стултинг (ред.). Клиническая анестезия (5-е изд.). США: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 1584. ISBN 978-0-7817-5745-4 . Архивировано из оригинала 13 июля 2011 года . Проверено 1 июля 2010 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Брубакк, Альф О.; Том С. Нойман (2003). Физиология и медицина дайвинга Беннета и Эллиотта, 5-е изд . США: Saunders Ltd., с. 800. ISBN 978-0-7020-2571-6 .
^ Ричардсон, Дрю; Мендуно, Майкл; Шривз, Карл (ред.). (1996). «Материалы Ребризер-форума 2.0» . Семинар по дайвингу и технологиям . Diving Science and Technology : 286. Архивировано из оригинала 15 сентября 2008 года . Проверено 18 марта 2009 г. {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
^ Лилло Р.С., Руби А., Гаммин Д.Д., Портер В.Р., Колдуэлл Дж.М. (март 1996 г.). «Химическая безопасность натронной извести ВМС США» . Подводный Гиперб Мед . 23 (1): 43–53. ПМИД 8653065 . Архивировано из оригинала 16 ноября 2007 года . Проверено 18 марта 2009 г. {{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
^ Джозеф Пелц (1923). Процесс обработки известковосодержащих материалов. Заявка подана 30 августа 1921 г. Заводской № 496963. Запатентовано 6 марта 1923 г. США, 1 447 568 патентных ведомств.
^ Самари, Мохаммед; Рида, Фирас; Манович, Василий; Макки, Артуро; Энтони, EJ (2019). «Прямое улавливание углекислого газа из воздуха сорбентами на основе извести» . Стратегии смягчения последствий и адаптации к глобальным изменениям . 25 : 25–41. дои : 10.1007/s11027-019-9845-0 . ISSN 1381-2386 .
^ Шевчик, Радек; Мацова, Петра; Сотириадис, Константинос; Перес-Эстебанес, Марта; Виани, Альберто; Сашек, Петр (2016). «Микро-рамановская спектроскопия исследование реакции карбонизации в известковой пасте, полученной по традиционной технологии». Журнал рамановской спектроскопии . 47 (12): 1452–1457. Бибкод : 2016JRSp...47.1452S . дои : 10.1002/jrs.4929 . ISSN 0377-0486 .
^ Адриани, Дж.; Берд, ML (1941). «Исследование устройств для анестезии, поглощающих углекислый газ: канистра» . Анестезиология . 2 (4): 450–455. дои : 10.1097/00000542-194107000-00009 .
^ Фриман, Брайан С.; Бергер, Джеффри С. (2014). Основной обзор анестезиологии: базовый экзамен, часть первая. Глава 17: Поглощение углекислого газа . Макгроу-Хилл Образование . Проверено 22 апреля 2020 г. - через Access Medicine.
^ Вербек, Г. (1958). «Карбонизация гидратированного портландцемента». STP205-EB Цемент и бетон (Западный Коншохокен, Пенсильвания: ASTM International : 17–36. doi : 10.1520/STP39460S . ISBN 978-0-8031-5667-8 .

Внешние ссылки

Публикации о натронной извести в водолазных работах ^{[узурпировал]}
Софнолайм MSDS Пример коммерческого продукта натронной извести, который используется в дайвинге и медицине.
Введение в софнолайм (техническая статья)

[Barash-1] Перейти обратно: ^а ^б Эндрюс, Дж. Джефф (1 сентября 2005 г.). «Системы анестезии» . У Пола Г. Бараша; Брюс Ф. Каллен; Роберт К. Стултинг (ред.). Клиническая анестезия (5-е изд.). США: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 1584. ISBN 978-0-7817-5745-4 . Архивировано из оригинала 13 июля 2011 года . Проверено 1 июля 2010 г.

[Brubakk-2] Перейти обратно: ^а ^б Брубакк, Альф О.; Том С. Нойман (2003). Физиология и медицина дайвинга Беннета и Эллиотта, 5-е изд . США: Saunders Ltd., с. 800. ISBN 978-0-7020-2571-6 .

[rebreather2.0-3] Ричардсон, Дрю; Мендуно, Майкл; Шривз, Карл (ред.). (1996). «Материалы Ребризер-форума 2.0» . Семинар по дайвингу и технологиям . Diving Science and Technology : 286. Архивировано из оригинала 15 сентября 2008 года . Проверено 18 марта 2009 г. {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )

[4] Лилло Р.С., Руби А., Гаммин Д.Д., Портер В.Р., Колдуэлл Дж.М. (март 1996 г.). «Химическая безопасность натронной извести ВМС США» . Подводный Гиперб Мед . 23 (1): 43–53. ПМИД 8653065 . Архивировано из оригинала 16 ноября 2007 года . Проверено 18 марта 2009 г. {{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )

[Pelc_1921-5] Джозеф Пелц (1923). Процесс обработки известковосодержащих материалов. Заявка подана 30 августа 1921 г. Заводской № 496963. Запатентовано 6 марта 1923 г. США, 1 447 568 патентных ведомств.

[Samari_2019-6] Самари, Мохаммед; Рида, Фирас; Манович, Василий; Макки, Артуро; Энтони, EJ (2019). «Прямое улавливание углекислого газа из воздуха сорбентами на основе извести» . Стратегии смягчения последствий и адаптации к глобальным изменениям . 25 : 25–41. дои : 10.1007/s11027-019-9845-0 . ISSN 1381-2386 .

[Sevcik_2016-7] Шевчик, Радек; Мацова, Петра; Сотириадис, Константинос; Перес-Эстебанес, Марта; Виани, Альберто; Сашек, Петр (2016). «Микро-рамановская спектроскопия исследование реакции карбонизации в известковой пасте, полученной по традиционной технологии». Журнал рамановской спектроскопии . 47 (12): 1452–1457. Бибкод : 2016JRSp...47.1452S . дои : 10.1002/jrs.4929 . ISSN 0377-0486 .

[Adriani_1941-8] Адриани, Дж.; Берд, ML (1941). «Исследование устройств для анестезии, поглощающих углекислый газ: канистра» . Анестезиология . 2 (4): 450–455. дои : 10.1097/00000542-194107000-00009 .

[Freeman_2014-9] Фриман, Брайан С.; Бергер, Джеффри С. (2014). Основной обзор анестезиологии: базовый экзамен, часть первая. Глава 17: Поглощение углекислого газа . Макгроу-Хилл Образование . Проверено 22 апреля 2020 г. - через Access Medicine.

[Verbeck_1958-10] Вербек, Г. (1958). «Карбонизация гидратированного портландцемента». STP205-EB Цемент и бетон (Западный Коншохокен, Пенсильвания: ASTM International : 17–36. doi : 10.1520/STP39460S . ISBN 978-0-8031-5667-8 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]