国产、进口二氧化碳吸收剂基本性能的测试与对比分析

2024年3月17日发(作者：巴博斯900售价1280万)

国产、进口二氧化碳吸收剂基本性能的测试与对比分析

国产、进口二氧化碳吸收剂基本性能

的测试与对比分析

海军潜艇学院邵滨王志广李歧旭

海军潜艇学院研究生队刘钊

摘要：二氧化碳吸收剂在再生循环式潜水装具中具有重要的作用，本文提出了二氧化碳

吸收剂基本性能指标的测试方法，并对国产、进口的三种吸收剂的基本性能进行了对比分析，

旨在为提高国产吸收荆的基本性能乖用国产吸收剂替代进口吸收荆提供科学依据。

关键词：二氧化碳吸收剂基本性能测试对比

二氧化碳吸收剂在闭式再生循环式潜水装具中，主要用于吸收清除潜水员呼出气体中的二氧化

碳。吸收剂性能的优劣，决定了二氧化碳吸收效能的高低以及相同条件下潜水使用时间的长短。吸

收剂的基本性能指标主要包括：

１．理论吸收力；

２．水份含量；

３．散装密度；

４．通气阻力：

５．粉尘率；

６．二氧化碳含量；

７．溶液的ＰＨ值：

８．颜色、气味与粒度等。

一、测试方法

（一）、测试原理

二氧化碳吸收剂是由氢氧化钙及填加物组成的颗粒状物质，吸收剂吸收二氧化碳的原理（化学

反应式）如下：

Ｃａ（ＯＨ）２＋Ｃ０２＝ＣａＣ０３＋Ｈ２０＋热量

根据上述原理，可采用气量测量法一化学分析的方法实现吸收剂部分性能的测试：

取一定量的二氧化碳吸收剂置于反应瓶中，加入适量盐酸使之完全发生化学反应，用气量计鬣

仪表测量并计算出吸收剂的二氧化碳吸收量。

采用这种方法可以测量二氧化碳吸收剂完全发生化学反应后的理论吸收力，也可以测量和计算

出在不同工况条件下吸收剂的二氧化碳吸收量。

（二）、理论吸收力和二氧化碳含量的测试方法

采用化学分析方法进行对比测试。

１．测试准备

二氧化碳吸收剂测试、分析仪１台（原理如图１所示）：

分析天平１台，感量０．１毫克；

救捞专业委员会２００４年学术交流会论文集

稀盐酸（１８％），分析纯，５０毫升；

Ｕ形管１只：

二氧化碳气瓶１只，纯度９７．０％以上，４０升；

进口、国产吸收剂各３０～５０克。

压力表

渣定管

反应瓶

ｔ１＞吸收剂分析仪

（２）吸收剂畏４试仪

图ｌ二氧化碳吸收剂测试、分析仪原理示意图

２．二氧化碳含量的测试方法

该指标反映了在生产、包装、储存等过程中，吸收剂自界环境中吸收的二氧化碳量。

（１）调整水位瓶高度，使量气管内的液位到…０’处；

（２）用天平称量吸收剂约１克，倒入反应瓶中；

（３）用滴定管向反应瓶中注入１０毫升稀盐酸，使盐酸与吸收剂完全发生反应（无气泡逸出）；

（４）待反应瓶内温度冷却至环境温度后，读出量气管的气量刻度数ｑｏ（要减去１０毫升）。

由反应方程式：ＣａＣ０２＋２ＨＣＩ＝ＣａＣｌ２＋Ｈ２０＋Ｃ０２ｆ可知：

完全反应后产生的二氧化碳气量ｑｏ就是１克吸收剂中的二氧化碳含量，则单位质量吸收剂的二

氧化碳含量即为ｑｏ（毫升，克），或用公式折算成百分比含量为Ｃ。＝１．９６４ｘｌＯ～。ｑｏ

ｘ１００％。

３．理论吸收力的测试方法

该指标反映了吸收剂吸收二氧化碳的基本能力大小。

（１）用天平称量６克吸收剂，倒入Ｕ形管中，并用软管连接到气路中；

（２）将二氧化碳气体（纯度＞ｔ９７％）通过减压器、流量计（如图１），以０．５Ｉ，ｍｉｎ的流量给Ｕ

形管中的吸收剂连续通气约７０～９０分钟，使吸收剂与二氧化碳完全反应；

（３）将吸收剂倒出后，用天平称量并折算成反应前的吸收剂１克，倒入反应瓶中，并盖紧瓶塞；

（４）其后采用与测试二氧化碳含量相同的方法，测量出盐酸与吸收剂完全发生反应后的气量刻

度数ｑ。

产生的二氧化碳气量ｑ就是１克吸收剂吸收的二氧化碳量，即单位质量吸收剂的理论吸收力为

ｑ（ｍｌ／ｇ）。

（三）、通气阻力的测试方法

该指标反映了吸收剂在实际使用状态下的通气阻力，或对潜水装具呼吸系统呼吸阻力的影响。

１．测试准备

潜水装具二氧化碳吸收剂罐１只：

呼吸阻力仪１台；

进口、国产吸收剂各３千克。

国产、进口二氧化碳吸收剂基本性能的测试与对比分析

２．测试方法

（１）将人工肺调节至流量为３０∥ｍｉｎ、频率为１８次矗ｎ．ｎ，启动人工肺用呼吸阻力测试仪先测

量并记录空吸收剂罐的通气阻力值ｒ，；

（２）将吸收剂按规定装入吸收剂罐并拍实，并将吸收剂罐出气口接到呼吸阻力测试仪上：

（３）启动人工肺，用呼吸阻力仪测量并记录通气阻力值ｋ：

（４）两次测量值之差ｒ２一ｒ，即为要测量的通气阻力ｒ。

（四）、水份含量的测试方法

该指标反映了在生产中填加进吸收剂的水份含量。

Ｉ．测试准备

分析天平（２００９／０．１ｍｇ）１台；

干燥箱（３００℃±１．５℃）１台；

称量瓶（１０ｍ１）３只；

进口、国产吸收剂各５０克。

２．测试方法

（１）用分析天平称量吸收剂约７克，倒入称量瓶中；

（２）将称量瓶开盖放于干燥箱中，加热到２１０℃，干燥５０分钟；

（３）打开干燥箱将称量瓶盖上瓶盖，放入干燥箱中冷却至常温后，用天平称重；

（４）干燥前后的试样质量差与原试样质量之比，即为水份百分比含量。

（五）、粉尘率的测试方法

１．测试准备

分析天平（２００９／ｏ．１ｍｇ）１台；

振动器１台；

测量筒１只；

标准筛（１２目）１个：

进口、国产吸收剂各５００克。

２．测试方法

（１）用分析天平称量吸收剂１００克，倒入测量筒中：

（２）将测量简放于振动器（８０～１２０次纷钟）上振动３分钟；

（３）取出吸收剂放在１２目标准筛上筛晃１分钟，然后用天平称重；

（４）试样质量差与原试样质量之比即为粉尘率。

（六）、其它项目的测试方法简述

１．散装密度的测试方法

用１００毫升量简量取１００毫升的吸收剂颗粒，在分析天平上称重，计算出单位体积的散装吸收

剂密度。

２．ＰＨ值的测试方法

配制液温为２０＂Ｃ、比例为０．５克／５００毫升的吸收剂溶液，用ＰＨ计测量溶液的ＰＨ值。

３．颜色、气味和粒度的检测方法

（１）在１５＂Ｃ～３０＂Ｃ条件下，采用目视观测吸收剂的颜色：

（２）将吸收剂加热到４５℃～５０＂Ｃ，采用嗅觉检测吸收剂气味；

（３）采用卡尺测量吸收齐Ｕ颗粒的直径、最大和最小长度的方法确定吸收剂的粒度。

二、进口与国产吸收剂基本性能的比较分析

按照上述测试方法，我们对两种国产吸收剂和德国ＤｉｖｃＳｏｒｂ吸收剂（见表１）进行了基本性能

的比较测试，每种吸收剂测试３～５次，取平均值，其结果见表２。

２１１

救捞专业委员会２００４年学术交流会论文集

表１实验选用的三种吸收剂

项目

生产厂

生产日期

有效期

批号

国产瑗收齐ｊ（辽）

辽宁北票矿务局氢氧化钙厂

２００３年４月

２焦

０３０６２

国产吸收荆（沪）

上海五四化学试剂有限公司

２００３年１２月

２矩

０３１２１１

进口吸收剂（德）

德国Ｏｒａｃｊｅｒ公司

２００２年１月

４年

６７３７１９９

袁２吸收剂性能测试结果

测试项目

理论吸收力

Ｃ０２含量

水分含量

粉尘率

散装密度

通气阻力

溶液的ＰＨ值

粒度

外形

颜色、气味

价格

国产吸收剂（辽）

１９６．１ｍｌＣ０２Ｊｇ

１．３８％

１６．５６％

０６５８％

０

国产吸收剂（沪）

２２０．４

０９６％

１２．７２％

进口吸收剂（德）

２００．０ｍｌ

０．７５％

ｍｌＣＯｚ／ｇｃ０２Ｊｇ

１６．８８％

０５６５％

ｎ８３２

６１

１．１６４％

０．５８２

７２８９／ｍｌｇ／ｍｌｇ／ｍｌ

３４．７Ｐａ

１２．５

中３２±Ｏ．１ｍｍ

Ｌ３．４～１４，４ｍｍ

２９０Ｐａ

１２．４

中３．７±Ｏ．２ｍｍ

Ｌ２

７Ｐａ

１２．４

中４．１±Ｏ．１ｍｍ

２４１２．４ｒａｍＨ１，９～２．１ｍｍ

半球（冠）形

白色、无异味

约７４．０元／ｋｇ

圆柱形

白色、无异味

约７．０元爪ｇ

圆柱形

反应前：粉红色

反应后：浅黄色

无异味

约６．０ＹｒＪｋｇ

１．理论吸收力的比较

二氧化碳吸收剂的理论吸收力是指单位质量药剂能够完全反应所吸收的二氧化碳气体的容积，

它是吸收剂最重要的性能指标之一。理论吸收力对吸收荆吸收二氧化碳的能力或者说潜水使用时间

有着重要影响，若其它条件相同，则该指标越高，吸收能力就越强，潜水使用时间也越长，反之亦

然。

对三种吸收剂测试的结果：辽宁产吸收剂是１９６．１ｍ怕，上海产吸收剂是２２０．４ｍｌ／ｇ，进口吸

收剂是２００．０ｍｌ／ｇ。辽宁产吸收剂和上海产吸收剂的吸收力均比其出厂标定的大于１５２．７

ｍＩ／ｇ、大

于９６．７ｍｌ／ｇ的吸收力高许多，而进ｒｎ吸收剂月ＪＪｌ；１：其标定的２５０ＩＴＩＪ／ｇ的吸收力要低。造成这一结果

的可能原因如下：

（１）测试方法和条件有所不同；

（２）不同批次的产品性能有变化：

（３）出厂标定指标偏高或偏低。

为了核准该项指标，我们采用不同的铡试条件对选用的每一种吸收剂都进行了６次以上的测试，

其结果为：辽宁产吸收剂的吸收力均在１８５～２１０ｍｌ／ｇ之间，上海产吸收剂的吸收力均在２１５～２３０

ｍ｜／ｇ之间，进口吸收剂的吸收力均在１８０～２１０

ｍｌ／ｇ之间。由此可见，除非因为吸收剂产品的性能

不稳定，否则可以说，国产吸收剂与进口吸收剂的理论吸收能力基本相当。

但这里特别强调一点，该指标不是决定潜水使用时间的唯一性能指标，潜水实际使用时间还与

吸收剂的实际吸收效率、环境温度、潜水员工作强度、气体湿度等因素有很大关系。

２．二氧化碳含量的比较

二氧化碳含量是指在生产、包装、储存等过程中，吸收剂自吸收的二氧化碳量。由测试结果可

知，辽宁产吸收剂的二氧化碳含量为１．３８％，上海产吸收剂为０．９６％，进口吸收剂为０．７５％，两种

国产吸收剂的二氧化碳含量均大于进口吸收荆，而辽宁产吸收剂的二氧化碳含量高于上海产吸收剂。

造成这个结果的主要原因是：

（１）国产药剂在生产过程中与环境空气接触机会多、时间长，吸收空气中的二氧化碳较进口药

２１２

国产、进口二氧化碳吸收剂基本性能的测试与对比分析

剂多；

（２）进口药剂采用的包装密封效果比国产药齐！Ｊ好，可以更好地防止药荆在储存过程中与空气的

接触；

（３）国产吸收剂的颗粒较大，表面积较大，在同样条件下吸收环境空气中的二氧化碳也就较多。

对吸收剂产品而言，二氧化碳含量越高，在相同时间内药剂的失效率就越高，或者说药剂的有

效期就越短。ＤｉｖｅＳｏｒｂ吸收剂的有效期为４年，而辽宁和上海产吸收剂的有效期都为２年，也说明

了这个问题。在实际潜水使用中，若吸收剂的二氧化碳含量高到一定程度，则该吸收剂应视为已失

效，不可再使用。

３．水份含量的比较

吸收剂的水份含量是指单位质量药剂中含有的水的质量百分比。吸收剂在加工生产时都加入一

定比例的水份，目的是保证氢氧化钙在反应的初始阶段能够与二氧化碳气体进行有效的化学反应。

药剂吸收二氧化碳的反应过程，可用以下化学反应式来描述：

第一步：Ｈ２０＋Ｃ０２＝Ｈ２Ｃ０３

第二步：Ｈ２Ｃ０３＋Ｃａ（ＯＨ）２＝ＣａＣ０３＋２Ｈ２０＋热

由反应式可以看出，在反应的最初阶段（第一步）二氧化碳气体与药剂接触后必须先与水反应

形成碳酸，继而才能进一步（第二步）与药剂中的氢氧化钙反应生成盐和水。药剂中含有的水份就

是为了保证反应初期的有效进行，此后由于第二步的化学反应会生成水，可以保证后续反应的用水

需要。

水份的含量不能太低或太高，含量太低不能充分进行初始的吸收反应：而含量太高会使药剂变

软、溶解且会在药剂表面形成水膜层，从而造成药剂效能降低。通常，用于潜水的吸收剂的水分含

量一一般在１２％～１９％的范围为合适，在１５％～１８％范围的效果最好。

由测试结果来看，辽宁产药剂和进口药剂的水份含量基本相同，均在１６％～１７％之间，能很好

地满足吸收反应要求，而上海产药剂的水份含量较低，仅为１２．７２％，会影响吸收剂初期的吸收能力。

４．粉尘率的比较

粉尘率是指药剂在使用过程中脱落下来的细微颗粒与原药剂的质量百分比。由测试结果可知，

辽宁产药剂的粉尘率为０．６６％，上海产药剂的粉尘率为１．１６％，进口药剂的粉尘率为０．５７％，辽宁

产药剂的粉尘率略高于进口药剂，但相差不大，而上海产药剂的粉尘率较高，为进口药剂的一倍多。

粉尘率的大小主要与以下因素有关：

（１）药剂颗粒的表面硬度，硬度越大，粉尘率越低；

（２）填加物材料的粘合性能，粘合性能越好，粉尘率越低；

（３）颗粒的形状与大小，半球形颗粒的粉尘率较低。

对使用者而言，希望吸收剂中的粉尘含量尽可能低。如果吸收剂中的粉尘含量较高，则这些粉

尘在潜水员吸气过程中，有可能会随着呼吸气流进入潜水员的呼吸道，从而造成呼吸道灼伤。因此，

吸收剂在装罐前，一般应进行过筛处理。

５．散装密度的比较

吸收剂的散装密度是指单位体积散装吸收剂的质量。由测试结果可知，ＤｉｖｅＳｏｒｂ吸收剂的组合

密度为０．８３２９／ｍｌ，与出厂指标一致，吸收剂罐的容积为２．３ｉ，可装入的吸收剂质量约为１．９１ｋｇ。

辽宁产吸收剂的密度为０．７２８

ｇ／ｒｎｌ，吸收剂罐可装药剂约１．６７ｋｇ，上海产吸收剂的密度为０．５８２

（１）氢氧化钙、填加物等组成材料的种类和含量不同，亦即制药配方不同。

（２）药剂颗粒大小和形状不一样。进口药剂颗粒的尺寸较小且为半球形，因而组装嚣颗粒问空

（３）与加工工艺有关，国产的柱形药剂上存有空隙，使得密度减小。

该指标主要影响到同体积吸收剂罐内实际可装入的吸收剂质量。密度越大，装填的药剂质量越

ｇ／ｍＩ，吸收剂罐可装药剂约１．３４ｋｇ。吸收剂散装密度不同的主要原因是：

隙比国产药剂的柱形要小，密度也较大。

救捞专业委员会２００４年学术交流会论文集

大，则在吸收力及其它条件相同的情况下，可吸收的二氧化碳总量就越多，潜水使用时间也就越长。

此外，该指标还会对整套潜水装具的水下重量略有影响，密度大，水下重量就大，反之ｒⅢＪＨ，。

６．通气阻力及直通率的比较

呼吸阻力是衡量一个潜水装具性能的重要指标之一，吸收剂的通气阻力对装具呼吸系统的呼吸

阻力影响较大。直通率是指在吸收剂颗粒之间存在的、使气体未与吸收剂接触发生化学反应而直接

流出的较大空隙——“直接通道”的多少。对于同一种吸收剂而言，其通气阻力越小，直通率就越

高，反之亦然。因此，我们常以通气阻力指标来反映直通率。一般要求二氧化碳吸收剂罐在装药后，

整个装具系统的呼吸阻力不应超过１

ｋＰａ。

由测试结果可知，辽宁产药剂的通气阻力为３４．７Ｐａ，上海产药剂为２９．ＯＰａ，进口药剂为６１．７Ｐａ。

辽宁产药剂的通气阻力略高于上海产药剂，而进口药剂的通气阻力则相对较高，为上海产药荆的２

倍多。

吸收剂通气阻力不同的主要原因是：

（１）药剂颗粒的外表形状不同，柱形颗粒的通气阻力低于半球形颗粒。

（２）药剂颗粒大小不同，粒度越小，通气阻力越大。

（３）装填的紧密程度不同，装填越紧密，通气阻力越大。

在选用吸收剂时，要充分兼顾两方面的因素，既保证吸收剂的直通率较低，又保证呼吸阻力满

足要求。在装填吸收剂时，要按照规定要求装填，不可装得太松或太紧。

７．溶液ＰＨ值的比较

二氧化碳吸收剂都是碱性物质，具有较强的腐蚀性，特别是浸水后形成的碱性液体危害性更火。

从测试结果来看，由于国产药剂和进口药剂的主要成分都是氢氧化钙，溶液的ＰＨ值都在１２．４～１２．５

左右，药荆的碱性相当，均属中强碱性物质，所以在使用中的技术要求也基本相同。

８．颜色、气味、粒度的比较

辽宁产药剂和进口药剂在反应前，均为白色、无异味，反应后仍为白色、无异味。上海产药剂

在反应前为粉红色、无异味，反应后逐渐变成浅黄色，但搁置稍长时间后又会变为粉红色。变色的

原因是由于药剂中填加了着色填料。

反应后能变色的药剂，可以让使用者很容易地目视分辨出已经用过的药剂，避免了使用己用过

的吸收剂所带来的安全隐患。

此外，从产品价格上比较，进１：３吸收剂的价格十分昂贵，而两种国产吸收剂的大致相同，约为

进口吸收剂的十分之一。

三、综合比较与结论

１．根据测试结果和上述分析可以看出（见表３）：

（１）德国产吸收剂

专用于潜水装具的吸收剂。最大优点是：水分含量适中，散装密度较大，二氧化碳含量低，粒

度小、外形合理，直通率、粉尘率低。但价格昂贵。

（２）辽宁产吸收剂

用于压缩氧呼吸器的吸收剂。优点是各项指标介于上海产吸收剂和进口吸收剂之问，与进口吸

收剂较接近，价格低廉。缺点是二氧化碳含量较高。

（３）上海产吸收剂

用于医疗呼吸器的吸收剂。优点是理论吸收力高，通气阻力较小，反应后有明显的颜色变化，

价格低廉。缺点是水分含量较低，散装密度较小，粉尘率较高。

国产、进ｉｚｌ＿％氧化碳吸收剂基本性能的测试与对比分析

表３国产吸收剂与进口吸收剂的综合比较

测试项目

理论吸收力

水分含量

散装密度

通气阻力

ｃ０２含量

粉尘率

溶液的ＰＨ值

反应表征

粒度

外形

价格

综合评价

国产吸收剂（辽）

较高

适中

中

中

国产吸收剂（沪）

高

偏低

小

较小

中

较高

中强碱

有颜色变化

大

圆柱形

低

中

进口吸收莉（德）

较高

适中

犬

较大

低

低

中强碱

无变化

小

半球（冠）形

很高

优

国产优选

沪

辽

辽

沪

沪

辽

相同

沪

辽

相同

相同

较高

由

中强碱

无变化

由

圆柱形

低

良

２．根据吸收剂的基本性能指标，将两种国产吸收剂与进口吸收剂综合比较，可以得出以下结论：

（１）两种国产吸收剂均可用于｝ｌｊ式再生循环式潜水装具，但因性能有所差异，其使用要求和潜

水使用时间有所不同，具体使用时间视其吸收效率等因素来确定。

（２）上海产吸收剂在理论吸收力、通气阻力、二氧化碳含量和反应表征方面，优于辽宁产吸收

剂，而辽宁产吸收剂在水分含量、散装密度、粉尘率等方面优于上海产吸收剂。

（３）鉴于上海产吸收剂水分含量较低，且同体积吸收剂罐（如海豚潜水装具吸收剂罐容积为

２．３升）所容纳的吸收剂质量或吸收二氧化碳总量较低。因此，仅从上述基本性能的比较来看，在国

产吸收剂中，辽宁产吸收剂比上海产吸收剂更适合于闭式再生循环式潜水装具使用。

（４）目前国内还没有专用于闭式再生循环式潜水装具的＝氧化碳吸收剂，应尽早开发研制潜水

专用的、高效的二氧化碳吸收剂。

另外说明一点，对上述三种吸收剂的实际利用率、使用时间和出口温度，以及环境等因素对吸

收效率的影响对比实验正在进行中，待该系列实验完成后，可以对三种吸收剂的吸收效率等性能及

其影响规律进行分析比较。

参考文献

ｌ＆Ｐ．贝内特编彭润松杨德恭等译潜水生理学和潜水医学海洋出版社１

９９１

９９５压缩氧呼吸器和压缩氧自救器用二氧化碳吸收荆一一氢氧化钙技术条件

人民共和国煤炭工业部１

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２

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中华

３ＪｅｆｆｒｅｙＥ．Ｂｏｚａｎｉｃ

Ｍａｓｔｅｒｉｎｇ

ＲｅｂｒｅａｔｈｅｒｓＢｅｓｔＰｕｂｌｉ

ｓｈｉｎｇＣｏｍｐａｎｙ

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００２

４郭占军主编潜水装备海军司令部航海保证部２００３．７

５，邵滨ＤＯＬＰＨＩＮ型潜水装具对二氧化碳吸收剂使用要求的分析海军防险与救生２００３，２７

Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ

Ｔｅｓｔａｎｄ

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Ｌｉ

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ｔｏ

ｏｎ

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ｏｆ

ｄｉｖｉｎｇ

ａｂｓｏｒｂｅｎｔ

ｗｅｒｅ

ｐｕｔ

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ｂａｓｉｃ

ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ

ｏｆ

ｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆ

ｄｉｖｉｎｇ

ｉｓ

ｔｏ

ｄｏｍｅｓｔｉｃａｎｄ

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ｔｏ

ｒａｉｓｅｔｈｅ

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ｇｉｓｔ

ｆｏｒｉｔ

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ａｂｓｏｒｂｅｎｔ．

Ｔｅｓｔ

Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ

Ｂａｓｉｃ

ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ

国产、进口二氧化碳吸收剂基本性能的测试

与对比分析

作者：

作者单位：

邵滨， 王志广， 李歧旭， 刘钊

邵滨,王志广,李歧旭(海军潜艇学院)， 刘钊(海军潜艇学院研究生

队)

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