2014年1月1日 星期三

循環水肺二氧化碳吸附劑規格初探 Sorb for Rebreather article

在剛開始使用循環水肺時,一般人都會依照原廠的說明使用指定的吸附劑,一段時間後就會發現其實選擇性也不少,不同的品牌、價位,不同的等級、標示令人眼花,甚至,拿醫療用的吸附劑來潛水也是大有人在,我也試過,因為價格差異頗大!


有鑑於吸附劑對於循環水肺的安全影響甚鉅,謹此就個人所知分享,謬誤之處仍請諸先進不吝指正。

循環水肺(Rebreather)有二項功能特性是一般開放式水肺(Open circuit Scuba)所無法做到的 : 一是氣體再循環,二是移除二氧化碳(Corbon dioxide)

移除二氧化碳最主要的方法就是使用化學性的吸附劑(Chemical Absorbent),將潛水員吐出的二氧化碳,進行一系列的化學鍵合與放熱反應,進而達到移除/吸附二氧化碳的目的;此一化學反應過程常被誤解成過濾(filter),事實上這二者是完全不同的,吸附劑不是過濾劑!

Molecular Sofnolime 797

如果吸附作用失效,造成呼吸迴路中的二氧化碳超標,就會造成生理上的血碳酸過多(Hypercapnia),血碳酸過多對潛水員有何影響,請參閱本站中Dr.John Clarke的專文 :

循環水肺的CO2安全上限 ?

潛水員的剋星 - 二氧化碳 1

潛水員的剋星 - 二氧化碳 2


基本上吸附劑(簡稱為sorb)是一種氫氧化鈉(Sodium hydroxid)和氫氧化鈣(Calcium hydroxide)的混合物質,又稱為蘇打林(Soda Lime,鹼石灰或鈉石灰),不同廠牌有不同配方,有些品牌的特定產品有其特定名稱(例如:Molecular所生產的Sofnolime),它其實也是一個註冊商標名稱。

在介紹現今市面上常見的品牌和型別前,我們先來了解潛水用二氧化碳吸附劑的規格標示有那些要注意的項目:

一、顆粒大小 共有三種分級,分別是4-86-128-12,這個數字標示的意義是指:在同尺寸的特定面積中,可容納吸附劑顆粒的數量,舉例來說,在某個固定面積中,4-8代表可容納4~8顆的吸附劑,所以相對來說8-12是指更小顆粒的吸附劑,而6-12就介於二者之間,標示字元是8-12 mesh或6-12 mesh

二、顆粒大小的第二種標示方法是直接標示顆粒直徑大小,例如1.0-2.5mm

三、顆粒形狀 有圓形、半圓形、三角形、長條形或甚至是不規則狀,視製造商而定,各自有設計上的特點,和性能特性並無直接關連。

四、含水量(Moisture content) : 以百分比來標示,標示數值從14%~22%不等,通常不會標示在商品包裝上,你必須下載詳細的性能數據表(datasheet)才能得知,這是一項關鍵性的標示規格,下文另述。

五、顏色指示(Indicator):有些吸附劑含有顏色染劑-Dye (通常是醫療用吸附劑),當吸收水氣或化學反應後,會由白變紫,使用者可由顏色了解吸附劑的使用程度;然而指示劑並不可靠,使用過後的吸附劑一段時間後,當水氣乾燥蒸發,顏色會由紫再變回白色,這樣反而會造成誤判,將已經使用過的吸附劑當成未曾使用過,因此現今大部分循環水肺原廠都指定使用不含顏色染劑(Non indicting)的吸附劑!!

六、另外一項規格就是硬度(hardness)100%是最硬,越硬的吸附劑就越不易破碎,也較不會形成有害且無用的粉塵,在運送的過程中這項特性尤其重要,但一般很少會標示在商品包裝上,這可能要到製造商的官網上去查詢。

循環水肺潛水常見的吸附劑品牌型號

1.  Molecular sofnolime 797:Molecular是現今許多循環水肺指定使用的品牌,母廠位於英國,sofnolime 797是商品的名稱,797是顆粒等級,尺寸是1.0-2.5mm,成品的橫截面是三角形,它的包裝有二種,20KG的大桶裝與4.5KG的小包裝,4.5KG通常2桶一個set,又稱為twinpack


2.  Molecular sofnodive 797:這是一種預先充填好(pre-pack)的匣式吸附劑(sorb cartridge),它的各項性能特性其實和sofnolime 797幾乎一樣,但已預先充填好在特定的包裝罐中,無法重覆再使用,使用累計時間到達上限時,就必須連同包裝罐匣拋棄,有點不環保。使用時只須像抽換彈匣一樣即可,簡單、方便又不會汗染到手,其實說穿了,它就是為了Poseidon MK6專門開發出來的產品,相信在台灣有許多人早就有相關使用經驗。



3.  Molecular D grade:這其實也是和sofnolime 797幾乎一樣的產品,但它的用途並非只有一般潛水,另一項用途是軍用,有可能是用在潛艦上,這是我個人實際使用過的產品。


Molecular的產品範圍非常之廣,從醫療、工業、軍事、潛水、公共安全等,有興趣的潛友請至官網

4.  Intersorb 812 : 它的製造商是Intersurgical UK,主要產品是呼吸治療相關範圍,同樣位於英國,官網http://www.intersurgical.co.uk/上卻查不到任何有跟潛水有關的資料,請至http://divelong.com/index.php 才有詳細數據,這是它位於美國的代理商divelong的網站。


Intersorb 812是近幾年才新上市的產品,它主要就是對著sofnolime 797而來的,在官方公佈的數據中,它通過了北大西洋公約組織(NATO)STANAG 1411CEEN14143 測試標準,是專為循環水肺潛水開發的產品,價格也比797稍低一些,在國外的rebreather論譠上也有不少的討論串。

5.  Intersorb 408 : Intersorb 812規格性能大約略同,但顆粒大小為4-8級。

6.  Intersorb還有一款Spherasorb 408也是4-8級,但非潛水用途,於此不再贅述。

Intersorb的產品其實很有競爭力,但由於只有少數的循環水肺原廠願意公開指定使用,受到的認同自然不多。




7.  drager divesorb pro:drager這個名號在循環水肺界中其實是大有來頭,最早一代的休閒用SCR - 亞特蘭提斯(Atlantis)就是它家生產的,它所設計的迴路管徑尺寸一直還是業界參考的基準;這款吸附劑是專為半密閉循環水肺(SCR)所開發的產品,是氫氧化鈣、氫氧化鹼以及水的混合物,顆粒形狀是半球形,直徑大小是4mm,在官方文件中就表明了它是配合軍規的LARS 7(軍用純氧CCR)所開發的產品,製造於德國。
http://www.draeger.com/sites/enus_us/Pages/Military/DiveSorb-Pro.aspx


8.  Grace Sodasorb HP 4-8 mesh 6-12 mesh,這是位於美國的廠家,顆粒尺寸分別是4-86-12級,它家強調製造配方正確,高效能,然而datasheet上的述敘卻不多。http://www.sodasorb.com/English/marine_hp_48.html
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9.Micropore ExtendAir : 這是一種固態捲筒式吸附劑,由位於美國的Micropore公司所生產,它是一種革命性的吸附劑產品,基本上它是將吸附劑固化後,封裝在一張基床上再捲成筒狀,屬於預先充填式的一種(pre-pack),由於它的顆粒排列整齊,性能要比傳統顆粒狀的吸附劑高出許多,有些特定的CCR機種指定採這種吸附劑;但是它的吸附罐必須特別設計,無法和一般通用,而且產品價格更高,因此它的市佔率並不高。
http://www.microporeinc.com/index.php?id=scuba


接下來介紹一款不知怎麼形容的產品:dragersorb 800+:這其實是醫用麻醉工作站的吸附劑,它的價格只有潛水專用吸附劑的1/2不到,顆粒形狀是半球形,目測的顆粒尺寸大約是6-12級。
說實話,在剛接觸CCR潛水時,也分不清楚它到底有什麼不一樣,在潛友介紹它的迷人價格後,也拿了二桶來試用看看,的確可以用(因為我現在還活著打這篇文章),後來了解箇中的關鍵因素後,才知道它為什麼這麼便宜~~

醫療用吸附劑

這個關鍵因素就在於吸附劑的含水量(Moisture content)!!

讓我們先來看看吸附劑化學反應的化學式:

1.  CO2 + H2O = H2CO3
2.  H2CO3 + 2NaOH = Na2CO3 + 2H2O +
     H2CO3 + Ca(OH)2 = CaCO3 + 2H2O +
3. Na2CO3 + Ca(OH)2 = CaCO3 + 2NaOH +

在化學反應過程的第一步裡,就是將我們吐出的CO2水份交互作用產生碳酸(Carbonic acid),有了碳酸才能再接續第2、3階段的化學反應,醫用吸附劑並不含水份,在製造過程中省卻了許多成本,價格自然低了許多!

那為何醫用吸附劑不需含有水份?因為醫院供給給病患的是加濕氣體,其中的水份就能啟動化學反應,而潛水所用的氣體是乾燥的壓縮氣體,無法完全正確啟動化學反應的初始階段!!

Dragersorb 800+說明文件中的警告標示

循環水肺在運作的過程中會產生水凝,這也是為何醫用吸附劑也可以用的緣故,問題是:沒人知道箇中的化學反應程度到底如何?

剩下的只是個人願意承擔多少風險的問題了… (身為潛水員我想大家都懂我的意思..)

我當然不會宣稱醫用吸附劑可用於潛水,雖然我真的這麼做過,但可以確定的是,如果你拿它來深潛(例如30M以下的深度),那你一定是在進行某種實驗…某種無人敢擔保安全的實驗~

建議還是儘可能採用原廠指定品牌型號的吸附劑,您的安全絕不僅止於這些價差,使用注意事項在裝備訓練過程中,您的教練和教材中都有詳述,充填時務必確實壓緊,並按照累加法計算吸附劑效期,一旦到期或是有疑慮時,就立即換新,再者,購買吸附劑時,注意檢查包裝是否密封完整、以及有效期限的標示等,都是確保潛水安全的基本馬步!

祝  您潛水安全.
by CCRBase @ TW Trimixman