كشفت جائحة كوفيد-19 عن التحديات الكبيرة في مجال الأمن الصحي العام على مستوى العالم، خاصة في المناطق الريفية ذات البنية التحتية الضعيفة والوعي المحدود بالأمن الصحي العام. استنادًا إلى احتياجات مكافحة الأوبئة الريفية، تم تطوير جهاز تنفس غازي جديد متعدد الوظائف يعتمد على تقنية الامتزاز الغازي الصلب وثاني أكسيد الكلور المثبت، يجمع بين التعقيم وطرد الحشرات والتسميد الغني بالكربون. يستخدم الجهاز طريقة الجمع بين الامتزاز الكهربي رباعي الأسرة (ESA) لاحتجاز الكربون والانفصال بالتغير الضغط (PSA) لتوليد النيتروجين، لتركيز CO2 وN2؛ في الوقت ذاته، يُطبّق ثاني أكسيد الكلور المثبت على الامتزاز لتحقيق تأثير تعقيم فعال. استنادًا إلى بيانات الاختبار والنماذج المحاكاة، تم تحليل تأثير فرق درجات الحرارة في دورة الامتزاز والت desorption، وسرعة التدفق الخارجي وضغط الامتزاز في دورة إنتاج النيتروجين على أداء الفصل للجهاز (معدل الاسترداد، النقاء، الإنتاجية) وكفاءة الطاقة (استهلاك الطاقة النوعي، أقل عمل للفصل، كفاءة القانون الثاني). أظهرت النتائج أن معدل الاسترداد والنقاء والإنتاجية لـ CO2 تزداد مع زيادة فرق درجات الحرارة؛ نقاء N2 ينخفض مع زيادة سرعة التدفق الخارجي ويرتفع مع زيادة ضغط الامتزاز؛ معدلات استرداد وإنتاجية N2 ترتفع مع زيادة سرعة التدفق والضغط؛ الاستهلاك النوعي للطاقة يزداد مع زيادة ضغط الامتزاز ويقل مع زيادة فرق درجات الحرارة وسرعة التدفق؛ كفاءة القانون الثاني تتغير بعكس استهلاك الطاقة النوعي. تُظهر المحاكاة أنه عند فرق درجات حرارة 105 كلفن، سرعة تدفق خارجي 0.01 م/ث، وضغط امتزاز 1 ميجا باسكال، يصل نقاء CO2 وN2 إلى الحد الأقصى، حيث تكون الأحجام الحجمية 80.6٪ و97.05٪ على التوالي، مع استهلاك طاقة نوعي 2.13 ميغا جول/كغ وكفاءة القانون الثاني 4.71٪، مما يشير إلى أداء طاقة جيد؛ حتى في ظروف التشغيل الأخرى، يبقى نقاء CO2 فوق 60٪ والحجم، ونقاء N2 فوق 95٪ والحجم، كما يمكن تحقيق قيم عالية لباقي مؤشرات الأداء.

تقنية التحكم الغازي; احتجاز ثاني أكسيد الكربون; التسميد الغازي; التعقيم الأخضر; ثاني أكسيد الكلور المثبت