10.14489/td.2026.04.pp.059-067

2026, 04 апрель (April)

DOI: 10.14489/td.2026.04.pp.059-067

Балабанов П. В., Любимова Д. А., Рязанов И. В., Федорчук И. Н., Сенкевич С. А.
МЕТОД ТЕПЛОВОГО КОНТРОЛЯ ПОГЛОТИТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ ХЕМОСОРБЕНТОВ В УСТАНОВКАХ РЕГЕНЕРАЦИИ ВОЗДУХА
(с.59-67)

Аннотация. В герметичных и условно герметичных помещениях требуется очистка воздуха от продуктов дыхания, преимущественно от диоксида углерода. Для этого используют установки регенерации воздуха с фильтрующе-поглощающими элементами, содержащими хемосорбенты на основе супероксидов щелочных и щелочноземельных металлов. Они поглощают диоксид углерода в присутствии паров воды с выделением кислорода. В процессе работы хемосорбенты теряют свои поглотительные способности и фильтрующе-поглощающие элементы требуют своевременной замены. При заменах по расписанию, в случаях возникновения нештатных режимов работы установок, возрастают риски их отказов. Это сопровождается превышением концентраций диоксида углерода предельных значений. Предложен метод, обеспечивающий оперативное принятие решений о заменах хемосорбентов при исчерпании их поглотительной способности. Метод основан на использовании теплового эффекта хемосорбции диоксида углерода и предусматривает измерение температуры хемосорбента в процессе хемосорбции, определение удельной мощности источников теплоты, действующих в слое хемосорбента, определение искомой поглотительной способности как функции удельной мощности источников теплоты хемосорбции. Представлено экспериментальное обоснование метода. Результаты определения поглотительной способности разработанным методом отличаются не более чем на 20 % от результатов, полученных стандартным методом химического анализа. Показано, что использование разработанного метода при нештатных режимах работы установки регенерации воздуха (при превышении нагрузки по поглощаемому диоксиду углерода расчетных значений) позволяет сократить количество ее отказов на 20…40 % и время восстановления на 30…50 %.

Ключевые слова: тепловой контроль, хемосорбция, средства защиты органов дыхания, диоксид углерода, надперокисид калия.

Balabanov P. V., Lyubimova D. A., Ryazanov I. V., Fedorchuk I. N., Senkevich S. A.
THERMAL CONTROL METHOD FOR CHEMISORBENTS ABSORPTION CAPACITY IN AIR REGENERATION UNITS
(pp.59-67)

Abstract. Regeneration units with chemisorbents based on alkali and alkaline earth metal superoxides are used to purify the air of confined spaces from respiratory products. During operation, chemisorbents lose their absorption capacity and require replacement in time. In case of abnormal operating conditions and scheduled replacements, the risk of failure increases, resulting in carbon dioxide concentrations exceeding limit values. This paper proposes the method for operative decisions of chemisorbent replacement when their absorption capacity is exhausted. The method is based on the thermal effect of carbon dioxide chemisorption and involves measuring the chemisorbent temperature during chemisorption, determining the specific power of heat sources acting in the chemisorbent layer and determining the desired absorption capacity as a function of the specific power of the chemisorption heat sources. An experimental justification for the method is presented. The results of determining absorption capacity using the developed method differ by no more than 20 % from those obtained using standard chemical analysis. It has been shown that the use of the developed method in abnormal operating modes of the air regeneration unit (when the load on absorbed carbon dioxide exceeds the calculated values) allows to reduce the number of its failures by 20…40 % and the recovery time by 30…50 %

Keywords: thermal control, chemisorption, respiratory protection, carbon dioxide, potassium superoxide.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

П. В. Балабанов, Д. А. Любимова, И. В. Рязанов, И. Н. Федорчук, С. А. Сенкевич (ФГБОУ ВО «Тамбовский государственный технический университет», Тамбов, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Eng

P. V. Balabanov, D. A. Lyubimova, I. V. Ryazanov, I. N. Fedorchuk, S. A. Senkevich (Tambov State Technical University, Tambov, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. , Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Tanaka S. A., Tsuda Y., Kitamura S., Shimada M. Simple method for detecting breakthroughs in used chemical cartridges // Industrial Hygiene Association Journal. 2001. No. 62. P. 168 ‒ 171. DOI:10.1080/15298660108984619
2. Косандрович Е. Г., Солдатов В. С., Шаченкова Л. Н. Индикаторные материалы на основе волокнистых ионитов для визуализации ресурса фильтров химической очистки воздуха // Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя хімічных навук. 2020. Т. 56, № 2. C. 143 ‒ 149
3. Mirzaei A., Kim J. H., Kim H. W. Resistive-based gas sensors for detection of benzene, toluene and xylene (BTX) gases: A review // R. Soc. Chem. 2018. No. 6. P. 4342 – 4370.
4. Zhou X., Lee S., Xu Z., Yoon J. Progress on the Development of Chemosensors for Gases // Chem. Rev. 2015. No. 115. P. 7944 – 8000.
5. Rezende G. C., Le Calvé S., Brandner J.J., Newport D. Micro photoionization detectors // Sensors and Actuators. B. Chem. 2019. No. 287. P. 86 – 94.
6. Devkota J., Ohodnicki P., Greve D. SAW Sensors for Chemical Vapors and Gases // Sensors. 2017. No. 17. P. 801 ‒ 829.
7. McDonagh C., Burke C. S., MacCraith B. D. Optical chemical sensors // Chem. Rev. 2008. No. 108 P. 400 – 422.
8. Hodgkinson J., Tatam R. P. Optical gas sensing: A review // Meas. Sci. Technol. 2013. No. 24, No. 1. P. 12004 ‒ 12063.
9. Пономарев С. В., Балабанов П. В., Пономарева Е. С. Метод и устройство для измерения теплофизических характеристик регенеративных продуктов // Измерительная техника. 2003. № 9. С. 51 – 54.
10. Лычкин И. И., Ризов З. М., Тодес О. М. Тепловой метод измерения динамики адсорбции и десорбции влаги силикагелем // ЖПХ. 1961. Т. XXXIV, № 5. С. 1225 ‒ 1231.

Eng

1. Tanaka, S. A., Tsuda, Y., Kitamura, S., & Shimada, M. (2001). Simple method for detecting breakthroughs in used chemical cartridges. Industrial Hygiene Association Journal, 62, 168–171. https://doi.org/10.1080/15298660108984619
2. Kosandrovich, E. G., Soldatov, V. S., & Shachenkova, L. N. (2020). Indicator materials based on fibrous ion exchangers for visualizing the service life of chemical air purification filters. Vestsi Natsyyanal'nai akademii navuk Belarusi. Seryya khimichnykh navuk, 56(2), 143–149. [in Russian language].
3. Mirzaei, A., Kim, J. H., & Kim, H. W. (2018). Resistive-based gas sensors for detection of benzene, toluene and xylene (BTX) gases: A review. R. Soc. Chem., (6), 4342–4370.
4. Zhou, X., Lee, S., Xu, Z., & Yoon, J. (2015). Progress on the development of chemosensors for gases. Chem. Rev., (115), 7944–8000.
5. Rezende, G. C., Le Calvé, S., Brandner, J. J., & Newport, D. (2019). Micro photoionization detectors. Sensors and Actuators. B. Chem., (287), 86–94.
6. Devkota, J., Ohodnicki, P., & Greve, D. (2017). SAW sensors for chemical vapors and gases. Sensors, (17), 801–829.
7. McDonagh, C., Burke, C. S., & MacCraith, B. D. (2008). Optical chemical sensors. Chem. Rev., (108), 400–422.
8. Hodgkinson, J., & Tatam, R. P. (2013). Optical gas sensing: A review. Meas. Sci. Technol., 24(1), 12004–12063.
9. Ponomarev, S. V., Balabanov, P. V., & Ponomareva, E. S. (2003). Method and device for measuring thermophysical characteristics of regenerative products. Izmeritel'naya tekhnika, (9), 51–54. [in Russian language].
10. Lychkin, I. I., Rizov, Z. M., & Todes, O. M. (1961). Thermal method for measuring the dynamics of adsorption and desorption of moisture by silica gel. Zhurnal prikladnoi khimii, 34(5), 1225–1231. [in Russian language].
11. Vetrov, B. N., & Todes, O. M. (1956). Measurement of the heat transfer coefficient from a gas flow to a charge under conditions of non-adiabatic heating. Zhurnal tekhnicheskoi fiziki, 25(7), 1218–1231. [in Russian language].
12. Krimshtein, A. A. (1969). Study of the interaction process of carbon dioxide and water vapor with regenerative superoxide products in application to individual isolating protective means [Cand. Sci. (Eng.) dissertation]. [in Russian language].

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 700 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа скопируйте doi статьи:

10.14489/td.2026.04.pp.059-067

и заполните форму

Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 700 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please copy the article doi:

10.14489/td.2026.04.pp.059-067

and fill out the form