Задача на выживание

[sagiray]

Всех приветствую, это мой первый пост, прошу сильно не пинать ногами ))

Есть такая задача: в замкнутом помещении 100м3 находятся люди (10 человек).
а) На сколько времени хватит воздуха в помещении?
б) Какие реагенты из имеющихся в свободном доступе и продаже можно использовать чтобы увеличить это время?

Ниже привожу свои размышления, буду премного благодарен если кто подскажет решение или подтвердит мои расчеты и доводы. Спасибо!
------------
а) На сколько времени хватит воздуха в помещении?

100 м3 = 100 000 литров воздуха

Расчет по O2:
В рассчете используются средние значения плотностей газов и количества вдыхаемого и выдыхаемого O2 и CO2
Содержание кислорода в воздухе приблизительно 20% = 20 000 литров кислорода = 15,4 кг

Критическое содержание кислорода 7% = 7000 литров = 5,4 кг

Получается что можно считать что на 100 м3 имеется 10 кг кислорода
1 человеку надо 0,9 кг в сутки
10 человека надо 9 кг в сутки
Т.е. в теории в помещении на 100м3 10 человек может продержаться в сутки (это по кислороду)

Расчет по CO2 на 100м3:
Содержание углекислого газа в воздухе 0,04% , на 10м3 = 40 литров
Критическая концентрация 27 г/м3 = 2,7 кг = 1363 литра - такую концентрацию можно выдержать очень непродолжительное время

Итого минус естественной содержание углекислого газа в воздухе получаем
критическое разовое содержание 1323 литра

С учетом спокойного выдыхания человеком в 23 литра CO2 в час такого помещения при абсолютной герметизации ему хватит
на 1 человека:
1363/23=59 часов - это уже до критического содержания

Соответственно на 10 человек = 5,9 часов - до критического содержания

Получается, что группа из 10 человек в 100 м3 помещении по кислороду сутки продержится, но вот по углекислому газу через 6 часов уже наступит критическое содержание углекислого газа. Поэтому решение задачи с дополнительным кислородом уходит на второй план, а на первый выходит уменьшение концентрации CO2

б) выбор реагентов и способов уменьшения концентрации CO2
Школьных знаний химии и знаний на просторах интернета хватило чтобы выбрать следующие два варианта

-Барботаж воздуха через раствор гашеной извести Ca(OH)2

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓ + H2O

Учитывая что один человек в сутки производит 1,2 кг CO2 на что потребуется 1,2*76/44=2,1 кг Ca(OH)2
Плюсы:
+дешевые реагенты
+достаточно долгоиграющий. Пересыщенный раствор извести только сместит равновесие вправо, тем самым при прочих равных условиях поглощение CO2 должно быть постооянным
Минусы:
- трудность реализации: так и не придумал как прогнать 100м3 через раствор
- низкая скорость реакции...ну это мои доводы, так как вещества в этой реакции находятся в 3 фазах

- Самостоятельное приготовление натронной (натровой) извести: смеси гашеной извести Ca(OH)2 и едкого натра NaOH
В интернетах написано, что жадно поглощает влагу и CO2, переходя в смесь Na2CO3 и CaCO3
Ca(OH)2 + 2CO2 +2NaOH→ CaCO3↓ + 2H2O+Na2CO3↓

Отсюда получается, что на 1,2кг CO2, которые человек выделяет в сутки потребуется 1,2* 64\88 = 0,87 кг и 1,2*41\44=1,1 кг NaOH
Т.е. на 10 человек потребуется 9 кг негашеной извести и 11 кг NaOH

Плюсы:
+дешевые реагенты
+ возможность дозировать поглощение, так как оно в основном идет в момент подливания едкого натра

Минусы:
- до сих пор не знаю возможно ли проводить эту реакцию в без того душном помещении, насколько она бурная

[Phobos]

Все придумано до Вас. Посмотрите пероксид лития, применение - в гугле или вики.

[sagiray]

Все придумано до Вас. Посмотрите пероксид лития, применение - в гугле или вики.

Спасибо! Ну этот материал достаточно дорогой и его трудно найти в свободной продаже. Либо я не там смотрю ))

[hexaftorid]

Можете поискать пероксид натрия, он дешевле и найти его легче.

[anatoliy]

Вообще-то используется надпероксид калия (супероксид).
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D1% ... 0%B8%D1%8F

[Iskander]

Используется смесь пероксида натрия с супероксидом калия + осушающие патроны. ИП-4 или ИП-5, короче. Ресурс - от 40 мин до 2,5 часов.

Вообще, есть норматив 14 м3/человека в сутки. По этому нормативу не укладывается.

ПДК СО2 - 0,25%. Далее при длительном воздействии начинаются изменения в составе крови. На выдохе - 4% СО2 и 16% кислорода. Следовательно, 16% кислорода - это практически минимум для нетренированного человека.

- трудность реализации: так и не придумал как прогнать 100м3 через раствор

Это нетрудно. Большинство насосов и компрессоров гораздо более производительны.

[Sovetnik]

sagiray, если интересуетесь этой темой, то будет полезно ознакомиться с этим:
http://www.c-o-k.com.ua/content/view/2683/

[S324]

через NaOH эта тумбочка воздух гоняет?
а потом электролизом регенерация?
интересно при регенерации куда углекислота выбрасывается? обратно в офис? )) ночью ))

[antabu]

Используют не "Пересыщенный раствор извести", а суспензию либо сухую. Если брать негашёную (с размером частиц несколько мм), решается заодно проблема поглощения выдыхаемой влаги.

[Sovetnik]

через NaOH эта тумбочка воздух гоняет?
а потом электролизом регенерация?
интересно при регенерации куда углекислота выбрасывается? обратно в офис? )) ночью ))

Для связывания СО₂, вроде там используют какие-то амины, возможно импрегнированные на носителе. Для регенерации - нагрев.
При использовании в офисе - регенерация ночью, когда нет персонала.
При использовании в домашних условиях - регенерация днем, когда все в офисе.

[sagiray]

Можете поискать пероксид натрия, он дешевле и найти его легче.

Поискал его, не нашел в свободной продаже...может не там искал, буду очень благодарен)))

[sagiray]

Используется смесь пероксида натрия с супероксидом калия + осушающие патроны. ИП-4 или ИП-5, короче. Ресурс - от 40 мин до 2,5 часов.

Вообще, есть норматив 14 м3/человека в сутки. По этому нормативу не укладывается.

ПДК СО2 - 0,25%. Далее при длительном воздействии начинаются изменения в составе крови. На выдохе - 4% СО2 и 16% кислорода. Следовательно, 16% кислорода - это практически минимум для нетренированного человека.

- трудность реализации: так и не придумал как прогнать 100м3 через раствор

Это нетрудно. Большинство насосов и компрессоров гораздо более производительны.

По нормативам понял. А вот по технической реализации не очень. Значит сам принцип описанные выше вполне подходит (барботаж через раствор Ca(OH)2) ?

[sagiray]

sagiray, если интересуетесь этой темой, то будет полезно ознакомиться с этим:
http://www.c-o-k.com.ua/content/view/2683/

Уже ознакамливался в поиске решений. Но сам принцип работы этого агрегата не показан. Тем более цикличность работы как-то неактуальна.

[Sovetnik]

Тем более цикличность работы как-то неактуальна.

Ну, если Вы в подводной лодке - тогда конечно. В этом случае все упрощается.

[sagiray]

Используют не "Пересыщенный раствор извести", а суспензию либо сухую. Если брать негашёную (с размером частиц несколько мм), решается заодно проблема поглощения выдыхаемой влаги.

Т.е. сама по себе сухая известь будет справляться с задачей поглощения CO2 и поглощать излишнюю влагу, надо просто ее периодически перемешивать? А добавление щелочи (едкого натра) ускорит процесс?

[antabu]

Надо прокачивать (прогонять вентилятором) воздух через слой извести, т.е. должен быть конструктивно бак-поглотитель с фильтром для поглощения пыли на выходе.
Едкий натр по идее прореагирует раньше извести, поищите свойства и применение натронной извести.
Регенерация извести нецелесообразна.

[sagiray]

Надо прокачивать (прогонять вентилятором) воздух через слой извести, т.е. должен быть конструктивно бак-поглотитель с фильтром для поглощения пыли на выходе.
Едкий натр по идее прореагирует раньше извести, поищите свойства и применение натронной извести.
Регенерация извести нецелесообразна.

А каким образом можно визуально или с помощью какого индикатора определить, насколько полно прореагировала натронная известь и когда нужно менять реагент?

[serg1]

Праздный вопрос : а наХфига это все? К концу света готовимся?
По делу- как уже правильно написали - ограничитель - это концентрация СО2, методы борьбы с ней - пероксиды.
Изолирующий противогаз ИП6 лично опробовал в армии аж в 86 году - прекрасно работает.

[Demcha]

мне это всё напоминает фильм "пила"...

посадит кучу людей в изолированную комнату, оставит им мешок извести, бочку с водой, насос и пакет с белым порошком мыльным на ощупь... если решат все задачи, то выживут)