РЕГЕНЕРАЦИЯ ВОЗДУХА

РЕГЕНЕРАЦИЯ ВОЗДУХА (позднелат. regeneratio возрождение, возобновление) — процесс восстановления состава воздуха или газовых смесей, предназначенных для дыхания, с очисткой их от продуктов жизнедеятельности человека и технологических выбросов. Иногда в это понятие включают не только очистку воздуха, но также кондиционирование (см. Кондиционирование воздуха).

Р. в. с целью обеспечения дыхания осуществляется в герметизированных объектах — летных кабинах, отсеках космических аппаратов, обитаемых отсеках подводных лодок, глубоководных водолазных комплексах, батискафах и батисферах, гидростатах и подводных аппаратах, подземных сооружениях, а также в индивидуальных скафандрах (см.) и дыхательных аппаратах (см. Кислородно-дыхательная аппаратура). Для Р. в. используется технологическая система жизнеобеспечения, предусматривающая удаление углекислого газа, окиси углерода, других вредных примесей, запахов и избытка влаги, регулирование температуры и скорости обмена газов, обогащение кислородом и аварийную подачу газов, а при необходимости очистку от пыли и патогенной микрофлоры (см. схему).

Различают индивидуальные и коллективные системы регенерации замкнутого и полузамкнутого цикла. Индивидуальные системы регенерации применяются преимущественно в индивидуальных изолирующих дыхательных аппаратах ив скафандрах, а также в подсистемах аварийной подачи воздуха и газовой смеси для индивидуального дыхания. В замкнутых системах Р. осуществляется по полному циклу, включая восстановление всех исходных параметров газовой среды; в полузамкнутых системах из резервного запаса, предусмотренного в системе жизнеобеспечения.

При проектировании системы Р. в. в качестве исходных используют физиол. параметры «стандартного» человека (табл.).

Удаление углекислого газа осуществляется химическим, физ.-хим. или биол. способом. Наиболее распространенным хим. способом удаления углекислого газа является поглощение его сорбентами одноразового использования — натронной известью, гидратами окиси лития, кальция и бария (см. Сорбция). Так, 1 кг гидрата окиси кальция или химического поглотителя известкового (ХПИ) способен связать ок. 150 л углекислого газа.
Перекиси и надперекиси щелочных металлов не только удаляют углекислоту, но и генерируют кислород (см.), напр, оксилит, состоящий из перекиси натрия и надперекиси калия, поглощает избыток углекислоты и воды и выделяет кислород:

Na₂O₂ + 2KO₂ + 2CO₂ = Na₂CO₃ + К₂СO₃ + 2O₂ + 98 ккал

При использовании гидроокиси лития (едкой щелочи) в поглотительном блоке должен быть фильтр (см.), предохраняющий от попадания сорбента на кожу, слизистую и роговую оболочку глаза. В целях безопасности при хранении и использовании перекисей и надперекисей металлов в системе регенерации предусматривается их изоляция от воды и активированного угля.

Физ.-хим. очистка воздуха от углекислого газа осуществляется с помощью регенерируемых твердых сорбентов молекулярных сит (см.). В качестве поглотителя может использоваться цеолит — алюминосиликат щелочных металлов. Цеолит после нагревания восстанавливается и может быть использован повторно.

Физ. методы очистки воздуха от углекислого газа других вредных примесей и влаги основаны, как правило, на применении криогенной техники.
При биол. очистке воздуха от углекислого газа используются живые организмы (напр., хлорелла), к-рые поглощают двуокись углерода и в процессе фотосинтеза выделяют кислород.

Окись углерода (см.) накапливается в герметизированных отсеках в результате жизнедеятельности человека, а также неполного сгорания масел и других веществ в технических узлах системы жизнеобеспечения. Для очистки от нее применяются гопкалитовые фильтры — окислители, состоящие из смеси окиси меди и двуокиси марганца. Предварительно нагретый воздух вступает в контакт с катализатором (см.), в присутствии к-рого окись углерода и водород окисляются кислородом воздуха до углекислого газа и воды.

Для очистки воздуха от вредных примесей и запахов используется активированный уголь (см.). Избыток влаги удаляют методом конденсации на охлажденную поверхность, а также при помощи силикагеля, алюмогеля и других сухих гелей (см.).

Процесс регенерации предусматривает после очистки газовой среды от углекислого газа и окиси углерода, запахов, вредных примесей и избытка влаги восстановление концентрации кислорода, температуры и влажности. Для восстановления содержания кислорода недостающую его часть генерируют одним из указанных хим. способов или пополняют из резервного запаса в системе жизнеобеспечения, к-рый хранится в газовых баллонах или сосудах Дьюара. Для обогащения воздуха и газовых смесей кислородом используют также электролиз воды и водяных паров с ионно-обменной мембраной и сернокислым электролитом и асбестовой матрицей. Дозированная подача кислорода для обогащения воздуха и газовых смесей осуществляется под контролем газоанализаторов (см.). В индивидуальных изолирующих аппаратах для этой цели применяются дозированные емкости, к-рые заполняют автоматически в соответствии с кратностью обмена объема газов.

Обогрев и увлажнение воздуха и газовых смесей перед поступлением в герметизированный отсек осуществляется с помощью увлажнителей и теплоэлектрических нагревателей.

Для обеспечения безопасности эксплуатации систем регенерации с помощью специальных приборов ведется периодический или постоянный контроль за составом газовых смесей, содержанием в них микропримесей и за показателями микроклимата. В совр. системах жизнеобеспечения эти приборы связаны с другими блоками и образуют единую автоматизированную систему.

При нарушении системы регенерации в герметизированных отсеках накапливание продуктов жизнедеятельности может стать причиной отравления углекислым газом, гипоксии, отравления щелочами, а при пожарах и авариях — окисью углерода, вредными примесями, токсическими веществами, выделяемыми отделочными синтетическими материалами при их горении. Для профилактики заболеваний и отравлений разработаны предельно допустимые параметры микроклимата, определен состав газовых компонентов и вредных примесей для дыхания в герметизированных отсеках и изолирующих регенеративных аппаратах. Концентрация углекислого газа не должна превышать 1%, кислорода должно быть не менее 17% и не более 25%, окиси углерода не более 20 мг/м³, суммарных углеводородов не более 300 мг/м³.

Контроль за сан.-гиг. условиями работы в герметизированных отсеках и изолирующих регенеративных дыхательных аппаратах осуществляется медперсоналом.

Таблица. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ «СТАНДАРТНОГО» ЧЕЛОВЕКА ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ РЕГЕНЕРАЦИИ ВОЗДУХА

Наименование параметра	Единица измерения	Количественные показатели
Объем вентиляции легких	л/мин	20
Потребление кислорода	л/мин	0,5
Выделение углекислого газа	л/мин	0,4
Выделение окиси углерода	мг/м3	4,9 (у некурящих) 14,3 (у курящих)
Содержание аммиака и алифатических аминов	мг/м3	0,53
Выделение воды испарением	кг/сутки	1,81
Выделение мочи	кг/сутки	1,81
Выделение газов	кг/сутки	0,002
Теплопотери
ощутимые	ккал/час	75
неощутимые	ккал/час	66

Библиография: Алатырцев А. А. и др. Инженерный справочник по космической технике, М., 1969; Дубинин М. М. Физико-химические основы сорбционной техники, М.— Л., 1935; Единые правила безопасности труда на водолазных работах, М., 1980; Энциклопедический словарь военной медицины, т. 4, ст. 1078, М., 1948.

Г. И. Куренков.