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大气中低浓度二氧化碳清除技术是载人航天器、潜水艇、深井作业等领域所必备的生命维持技术。分子筛二氧化碳清除技术由于有着性能稳定、安全可靠的优势而更适用于载人航天器上的应用。
本文对不同类型分子筛对二氧化碳的吸附性能进行了研究,并以性能最佳的13X分子筛为样本测定了分子筛用于低浓度二氧化碳清除的工艺参数,即吸附空速2000h-1,有效吸附时间18min,提出了优化的再生工艺条件,即脱附温度130℃,脱附时间18min,最佳加热功率0.15kW/L,吹冷时间8~9min,并进行了可应用于空间站的实用型分子筛二氧化碳清除装置的概念设计。本文所设计的空间站用分子筛二氧化碳清除装置由5个分子筛填料床层轮流吸附,吸附饱和的床层采用微波加热真空脱附的方法再生,循环工作来实现二氧化碳的连续清除。装置最多可支持空间站内20名宇航员同时工作,并可控制舱室CO2浓度在0.3%,体积约为1600mm×900mm×1000mm,能耗约为30kW。本设计对于分子筛技术应用于空间站二氧化碳清除提供了技术依据。