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解决“湿气”的好助手:固体吸湿材料
2021年03月25日 发布 分类:行业要闻 点击量:33
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对于居住在南方的朋友来说,“回南天”总是最让人难受的时候。长时间的降雨带来的潮湿不仅影响室内空气的质量,对于人体百害无一利,而且也会对工业生产造成不良的影响,因此测量仪器,变压器,电子和化工产品的生产和贮存过程对空气湿度都有极为严格的要求。总而言之,为了满足人们工作或生活舒适性的追求,物品的保存及工业生产过程中对湿度严格的规定,“除湿”成了人们迫切的需求。

南方总是过着“湿意”的生活

除湿实质上就是指以各种方式从湿空气中分离水蒸气的过程,目前有许多除湿方法可供选择,不同的要求有不同的除湿方法,考虑哪种除湿法是否理想且有效主要有两方面的因素:一该除湿法是否能满足环境湿度上的要求,有些特殊环境对湿度的要求比较高,一般利用硅胶等固体除湿材料不可能达到其目标,所以需要一些特殊的除湿法;二该方法能不能满足节能降耗的要求,用最少的能耗来达到降低空气湿度的目的。

固体除湿法的优势

对室内湿度进行调节的常用方法有冷冻除湿法,液体除湿法,固体除湿法:

①冷冻除湿法是将空气冷却,温度降低到露点以下,含湿量达到饱和而析出的除湿方法,主要存在低温除湿困难,能耗大等缺点。

②液体除湿法是利用空气与液体干燥剂表面的蒸汽压差来吸附空气中的水分,该技术设备复杂,初投资高,且对再生温度要求较高,常用的一些液体除湿剂存在毒性和腐蚀性。

③固体除湿法是使用比表面积比较大的多孔固体除湿材料,通过其表面孔隙的吸附作用吸收空气中的水分,其除湿效率相对较高,系统占地面积小,且可利用太阳能,工业余热等低品位热源进行再生,节能环保,具有广阔的应用前景

各种除湿材料

与液体干燥剂吸收除湿相比较而言,固体除湿剂吸附除湿有以下的优点

①固体除湿剂再生后对冷却的要求较低,因而再生及随后的冷却耗能较小,具有节能的优点;

②干燥剂材料没有腐蚀性,对设备的材质和密封性都无相对严格的要求,从而使系统的造价相对比较低;

③固体除湿装置的运动部件较少,操作及控制要求简单,运行费用较低;

④其除湿效率相对较高,其系统占地面积小,可以通过太阳能和工业废热等低等级热源进行脱附回收利用,节能环保,因而具有更为广阔的应用空间。

固体除湿材料的分类

显然,与其他方法比较,固体除湿法具有更明显的应用优势。又因为固体吸附剂的特性决定了固体吸附除湿系统的除湿性能,因此固体除湿材料的选择很重要,常用的有沸石分子筛,硅胶,无水氯化钙,活性氧化铝,无水硫酸镁,氧化钙,活性炭等。

1.硅胶

硅胶(mSiO2·nH2O),别名硅酸凝胶,是一种无毒,无臭,无腐蚀性的高活性吸附材料,属非晶态物质。硅胶主要成分是二氧化硅,化学性质稳定,不燃烧,不溶于水。比表面积100~1 000 m2/g,孔隙率70%左右,具有再生温度低,吸附量大,性能稳定,孔隙结构丰富的优点,其吸附能力可以达到自身质量的30%。

以硅胶作为吸附剂的系统,经再生后与原硅胶材料相比变化不明显,相比其它卤族除湿材料,硅胶具有自身吸附特性的同时,还有效的把无机盐的膨胀和结块问题以分散的方式解决。但硅胶的吸附性能受到温度影响较大,再生过程如果温度范围在80~150℃,会出现微孔熔融,阻塞毛孔,塌陷等现象,导致其原有的性能降低。研究发现可以通过加强其机械强度或者使硅胶与其它纤维复合的方法改善其粉化,掉粉等缺点。

2.沸石

沸石(AmBpO2 p·nH2O)在灼烧时会产生沸腾现象,现在使用的主要分为两种:天然沸石和沸石分子筛,其中沸石分子筛则是人们利用化学手段进行合成的,其分子结构特殊所以常常被用作固体吸附材料,这是因为其晶体有丰富的孔道相连,故此沸石的比表面积和孔径一般都很大。

在以往的研究中发现沸石对H2O的亲和性比较好,而且具有较强的选择性,在低温条件下吸湿性改变不大,所以在很多有限制条件的情况下沸石往往可以达到条件,并且沸石使用在深度除湿的情况,但是沸石的抗酸碱的腐蚀性并不是特别优秀。沸石分子筛之所以对水蒸气有较强的吸附能力,是因为其对不饱和分子和极性分子有很高的亲和性,并且沸石分子筛的耐腐蚀性好,但沸石分子筛再生温度较高。

3.活性氧化铝

活性氧化铝,又名活性矾土,英文名称为Activated alumina,化学式为Al2O3,白色粉末,在实验中多被制成颗粒使用,其具有较大的比表面积,多种孔隙结构及孔径分布,丰富的表面性质,故其适合被作为吸附剂,活性氧化铝一般由氢氧化铝加热脱水制得,其化学组成为Al2O3·nH2O。活性氧化铝有较高的强度,并且在露点-70℃以下依然可以发挥吸湿性。

总之,活性氧化铝作为室内空气的除湿材料,对温度较低的空气有着相当不错的除湿效果,其解析温度比沸石分子筛要低,可以看出活性氧化铝的前景非常可观。

4.活性炭

活性炭材料是经过处理的非晶态碳,它含有大量的微孔,具有较大的表面积,对溶液中的无机或有机物质,气体及胶体颗粒等具有良好的吸附能力,由于活性炭具有独特的吸附表面结构和表面化学性质,所以使其成为一种优良的吸附剂。

由于活性炭材料化学性能稳定,机械强度高,耐酸碱,耐热,不溶于水和有机溶剂,因此可回收利用。在实际生活应用中,它主要用于过滤和吸收气体,而不是除湿,它还可以处理污水,对有机物有较大的吸附能力。

资料来源:

常用固体吸附剂吸湿与再生性能研究,刘露露。

空调用固体除湿材料研究进展,牛永红,修诗博,张丽奇,胡星梦,李义科。

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