CN101703918B - 一种氯化锂硅胶复合转轮的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种氯化锂硅胶复合转轮的制备方法，目前还没有一种除湿性能好，当再生温度低时，仍有较好吸湿性能及吸湿稳定的除湿转轮。本发明依次包括抄纸、上硅胶、轧制转轮体和转轮成型工序，其特征在于：轧制转轮体工序和转轮成型工序之间还依次包括浸渍硅酸盐溶液、酸化处理、煅烧和浸渍氯化锂溶液工序，浸渍硅酸盐溶液工序中，将转轮体浸到浓度为10-30％的硅酸盐水溶液中；酸化处理工序中，将转轮体浸泡到浓度为3-30％的酸溶液中；煅烧工序中，将转轮体置于400-500℃的高温下煅烧；浸渍氯化锂溶液工序中，将转轮体浸到浓度15-40％的氯化锂溶液中。本发明制备而成转轮的除湿性能好，再生温度低，制造方便，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及一种氯化锂硅胶复合转轮的制备方法，该氯化锂硅胶复合转轮主要安装在转轮除湿机中，能够实现对空气的除湿作用，属于转轮除湿机中的一个部件。
背景技术
近年来，人们对生活质量的要求越来越高，从而对建筑空调通风系统在环境和能耗方面的要求也更为严格，使得建筑空调通风系统必须具有更高的标准。传统的压缩制冷空调设备的一次性投资大，设备运行的费用昂贵，维修与维护复杂，而且会引发“病态建筑综合症”以及对环境的污染较为严重。
目前利用低品位能源的温湿度独立控制空调系统成为当今空调领域内的热点和焦点，在温湿度独立控制空调系统中，采用新风处理机组提供干燥的新风，以达到排湿、排CO2、排味和提供新鲜空气的目的。而在新风处理机组中，采用转轮除湿是一种高效的新风除湿方式，通过转轮进行新风除湿，从而实现温度与湿度的独立控制。转轮对空气进行除湿后，吸收了空气中的水分，使得转轮需要经过加热后才能实现再生，由于传统的转轮需要较高的再生温度，转轮的再生温度通常在140℃左右，使得转轮的运行能耗难以与冷凝除湿方式抗衡，致使转轮除湿机的应用受到了很大的限制。
除湿转轮的除湿性能主要取决于吸湿剂材料的吸湿性能与在转轮上吸湿剂的附着量。现有的转轮吸湿剂种类有很多，最常用的吸湿剂主要由硅胶、氯化锂和沸石，其中，以硅胶为吸湿剂制作而成的除湿转轮性能稳定和价格便宜，适用面较广，但由于这类除湿转轮的吸湿剂的一次附着量有限，吸湿性能一般，而且其再生温度较高，通常在140℃左右，脱湿能力较强，从而给实际使用带来了较大的不便。以氯化锂为吸湿剂制作而成的除湿转轮中，由于氯化锂的吸湿量大，再生温度在较低时，通常在100℃左右，也具有较好的脱湿性能，但当该类转轮在处理湿度很大的空气时，转轮中的氯化锂易潮解而飘逸，导致转轮中的氯化锂附着量大大减少，从而影响转轮的除湿性能，缩短了转轮的使用寿命。以沸石为吸湿剂制作而成的除湿转轮在低湿时的吸附深度很深，但由于沸石的单位吸湿能力较低，该类转轮的再生温度很高，所以影响了该类转轮的应用。
目前的除湿转轮通常采用一种吸湿剂，并通过一次浸渍反应加工而成，大致工艺如下：先把玻璃或陶瓷纤维与少量有机纤维抄成纸，再把这些纸制成蜂窝状的转轮，并将转轮放置在硅酸盐水溶液中浸泡，然后再进行酸化处理变成硅酸，再把它烘干即可成为除湿转轮。这类除湿转轮在纤维纸上的硅胶只通过一次工艺完成，因此硅胶的吸着率较低。若通过多次浸渍来提高硅酸的附着量，会造成后面生成的硅酸附着力较差，导致硅酸容易飘逸出来，当吸附量太大时，会造成除湿转轮的蜂窝孔眼堵塞；若通过提高硅酸盐浓度来提高硅酸的附着量，即一次增加活性硅胶的生成量，也会造成硅酸盐水溶液的粘性过高而引起蜂窝孔眼堵塞。由此可见，提高除湿转轮的除湿能力存在较大的困难。
目前也有使用硅胶-卤素盐复合干燥剂材料制备而成的除湿转轮，如公开日为2003年08月06日，公开号为CN1433833的中国专利中，公开了一种转轮除湿机的硅胶-卤素盐复合干燥剂材料，该硅胶-卤素盐复合干燥剂材料的制备方法如下：先将硅胶转轮材料在90±5℃下进行加热，直到转轮材料的质量不再减少，然后将硅胶转轮材料与空气隔绝，冷却到室温后再置于卤素盐水溶液中浸泡，使卤素盐溶液进入硅胶孔道内，沥干溶液后把吸附了卤素盐溶液的硅胶转轮材料放入干燥箱内加热，加热温度固定为90±5℃，直到硅胶转轮材料的重量不再减少，使卤素盐固体存留在硅胶孔道内，其中卤素盐含量的取值范围为10％～40％。使用上述方法制得的干燥剂材料中，卤素盐的含量较少，因为在上述方法中，将经过90±5℃加热并冷却后的硅胶转轮材料置于卤素盐水溶液中浸泡，由于硅胶转轮陶瓷纤维纸表面孔隙已附着大量硅胶，且硅胶表面孔隙很小，导致卤素盐难以充分吸附到陶瓷纤维纸中和硅胶材料中，因此卤素盐吸附量很难上去，就是吸附上去的卤素盐，由于仅表面吸附，附着力很差，除湿转轮在使用中经处量风的反复吹抄，卤素盐会慢慢掉下来，从而影响转轮的除湿性能，使用寿命短。
综上所述，目前还没有一种除湿性能好，当再生温度低时，仍有较好吸湿性能及吸湿稳定的除湿转轮。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种制造方便，制备而成的转轮除湿性能好，再生温度低，使用寿命长的氯化锂硅胶复合转轮的制备方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该氯化锂硅胶复合转轮的制备方法依次包括抄纸工序、上硅胶工序、轧制转轮体工序和转轮成型工序，所述抄纸工序中，使用陶瓷纤维和有机纤维为原料而制成纤维原纸；所述上硅胶工序中，使用含有硅酸、聚乙烯醇、改性聚丙烯腈、氯乙烯和水的浆液涂布到纤维原纸的表面上，所述纤维原纸表面上的浆液涂布量在40-100g/m2；所述轧制转轮体工序中，将所述涂布有浆液的纤维原纸加工成蜂窝状的转轮体；其特点在于：所述轧制转轮体工序和转轮成型工序之间还依次包括浸渍硅酸盐溶液工序、酸化处理工序、煅烧工序和浸渍氯化锂溶液工序，所述浸渍硅酸盐溶液工序 中，将所述转轮体浸渍到浓度为10-30％的硅酸盐水溶液中，该转轮体浸渍1-4小时后从硅酸盐水溶液中取出，然后使用高速空气气流吹去该转轮体表面过剩的硅酸盐水溶液；所述酸化处理工序中，将经过所述浸渍硅酸盐溶液工序的转轮体浸泡到浓度为3-30％的酸溶液中，该转轮体在酸溶液中浸泡0.5-20小时后取出，并用水冲洗该转轮体，最后用热风将转轮体吹干；所述煅烧工序中，将经过所述酸化处理工序的转轮体置于400-500℃的高温炉内进行煅烧，煅烧时间为0.5-5小时；所述浸渍氯化锂溶液工序中，将经过所述煅烧工序的转轮体浸渍到浓度为15-40％的氯化锂水溶液中，浸渍时间为2-24小时，将该转轮体从氯化锂水溶液中取出后晾干，该晾干后的转轮体经过转轮成型工序而制得转轮。由此使得本发明中复合转轮上的吸湿剂附着量大，复合转轮的上胶量可达80％，该复合转轮具有很强的除湿能力，而且所需的再生温度较低，复合转轮的再生较为容易。
本发明所述浸渍硅酸盐溶液工序中，所述硅酸盐水溶液为硅酸钠水溶液或者硅酸钾水溶液或者硅酸锂水溶液。由此使得本发明中转轮的性能更加稳定。
本发明所述酸化处理工序中，所述酸溶液为盐酸溶液或者硝酸溶液或者硫酸溶液。
本发明所述上硅胶工序中，所述纤维原纸表面上的浆液涂布量在60-80g/m2。由此使得本发明既能够更好的保证除湿转轮所需要的硅胶量，又能够确保纤维原纸为后道工序仍具有较好的瓦楞成型性与定型性，保证纤维原纸中的孔眼不会由于硅胶过多而导致堵塞，使得复合转轮的性能更好。
本发明所述浸渍硅酸盐溶液工序中，所述硅酸盐水溶液的浓度为18-22％，所述转轮体浸渍2-3小时后从硅酸盐水溶液中取出。由此使得本发明中的硅酸盐水溶液能够更加充分的浸透到纤维原纸无机纤维之间的空隙中，从而提高了转轮中吸湿剂的附着量。
本发明所述酸化处理工序中，所述酸溶液的浓度为10-20％，所述转轮体在酸溶液中浸泡的时间为8-12小时。由此使得本发明转轮体中的硅酸盐经过酸化处理后能够更加有效的变成硅酸凝胶，等硅酸凝胶生成后，再用水冲洗附在蜂窝状转轮体上的盐类，从而更加有利于浸渍氯化锂溶液工序中氯化锂水溶液的吸附。
本发明所述煅烧工序中，所述转轮体置于440-460℃的高温炉内进行煅烧，煅烧时间为2-3.5小时。由此使得本发明中的转轮体煅烧后，烧掉纤维原纸中一定量的有机纤维和在转轮成形中的一定量的有机胶料，从而在纤维原纸与硅胶中重新形成大量的孔隙，使得更多的氯化锂可以渗透到纤维纸中与硅胶孔道内，提高氯化锂的附着量，增强了氯化锂的附着力。
本发明所述浸渍氯化锂溶液工序中，所述氯化锂水溶液的浓度为25-30％，浸渍时间为10-16小时。由此使得本发明转轮体中的氯化锂含量更为合理，既能够确保转轮具有较强的吸湿能力，又能够避免转轮中由于氯化锂含量过高而发生潮解的现象，提高了转轮的性能。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明制成的复合转轮具有较强的吸湿性能，与现有的硅胶转轮相比，本发明的复合转轮比硅胶转轮的除湿量高30％以上，本发明的复合转轮所需的再生温度较低，通常在100℃以下，从而大大方便了复合转轮的再生，减少了复合转轮再生时所需的能耗。
本发明采用硅胶与氯化锂两种吸湿剂复合的方法，降低了转轮再生的温度，提高了转轮的吸湿能力。本发明中主要采用涂布挤压措施、化学反应生成硅胶方式与煅烧工艺，通过三次上吸湿剂的方法来提高转轮上吸湿剂的附着量，从而提高转轮的单位吸湿量。本发明的第一次上胶中，在纤维原纸上通过涂布方法把硅胶涂上去，通过挤压与烘干，可使硅胶牢固地镶嵌在纸页中；本发明的第二次上胶中，转轮体浸渍在硅酸盐水溶液中，再通过酸化处理，使得在蜂窝状转轮体的纤维载体中形成硅酸吸湿剂；本发明的第三次上胶中，通过蜂窝状转轮体的煅烧，烧掉转轮体中的有机纤维与有机胶料，在转轮体的纤维载体中重新形成大量的微孔，再把蜂窝状的转轮浸渍在氯化锂水溶液中，可使氯化锂更加充分的进入已有硅胶与纤维载体的孔隙中，从而提高了转轮中吸湿剂的附着量与附着强度。
本发明依据提高硅胶吸湿剂的吸附量，使得在较低再生温度下，也能接近现有除湿转轮的除湿能力，同时结合氯化锂吸湿剂在较低温度下也有较好的吸湿性的特性来实现。本发明中，一主要增加了第一道在原纸上涂布上硅胶的工艺，使得第二道通过反应上硅胶不受影响；二主要解决了第三道上氯化锂吸湿剂附着率低且附着差的问题。本发明工艺简单，制备容易，制造而成的转轮除湿量大，再生温度低，性能稳定，市场前景广阔。
附图说明
图1是本发明实施例的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例：
参见图1，本实施例中氯化锂硅胶复合转轮的制备方法依次由抄纸工序、上硅胶工序、轧制转轮体工序、浸渍硅酸盐溶液工序、酸化处理工序、煅烧工序、浸渍氯化锂溶液工序和转轮成型工序组成。
本实施例的抄纸工序中，使用陶瓷纤维和有机纤维为原料而制成纤维原纸，其中有机纤维的用量较少，本发明中的抄纸工序为现有技术。在本实施例的上硅胶工序中，使用含有硅酸、聚乙烯醇、改性聚丙烯腈、氯乙烯和水的浆液涂布到纤维原纸的表面上，纤维原纸表面上的浆液涂布量为70g/m2，既能够更好的保证除湿转轮所需要的硅胶量，又能确保吸湿原纸仍具有较好的瓦楞成型性与定型性。本发明中纤维原纸表面上的浆液涂布量可以在40-100g/m2之间，优选60-80g/m2之间，若达不到40g/m2，会达不到除湿转轮所需要的硅胶量，若纤维原纸上附着过多的硅胶会使原纸变硬，使瓦楞成型变难。本发明在上硅胶工序中所用的浆液与现有技术相同或者相近似，此处不再详述。纤维原纸经过上硅胶工序后就进入轧制转轮体工序了，在轧制转轮体工序中，将涂布有浆液的纤维原纸加工成蜂窝状的转轮体，蜂窝状的转轮体对本领域技术人员来说为公知常识。
经过轧制转轮体工序制成的转轮体进入浸渍硅酸盐溶液工序，本实施例中选用浓度为20％的硅酸锂水溶液做为硅酸盐水溶液，本发明中硅酸盐水溶液的浓度可以在10-30％之间，优选18-22％之间，本发明中的硅酸盐水溶液也可以为硅酸钠水溶液或者硅酸钾水溶液。然后将轧制转轮体工序制成的转轮体浸渍到浓度为20％的硅酸锂水溶液中，转轮体在硅酸锂水溶液中浸渍2.5小时后取出，此时，硅酸锂水溶液能够更加充分的浸透到纤维原纸无机纤维之间的空隙中，能够有效提高转轮中吸湿剂的附着量，然后使用高速空气气流吹去该转轮体表面过剩的硅酸锂水溶液。当然，本发明中转轮体浸渍在硅酸盐水溶液中的时间可以在1-4小时之间，优选2-3小时之间。
经过浸渍硅酸盐溶液工序后便进入酸化处理工序，在酸化处理工序中，选用浓度为15％的硫酸溶液做为酸溶液，将经过浸渍硅酸盐溶液工序的转轮体浸泡在浓度为15％的硫酸溶液中，转轮体在硫酸溶液中的浸泡时间为10小时，然后将转轮体从硫酸溶液中取出，并用水来冲洗转轮体，直至将转轮体表面的硫酸冲洗干净为止，最后用热风将转轮体上的水分吹干。使得本实施例转轮体中的硅酸锂经过酸化处理后能够更加有效的变成硅酸凝胶，等硅酸凝胶生成后，再用水冲洗附在蜂窝状转轮体上的盐类，更加有利于浸渍氯化锂溶液工序中氯化锂水溶液的吸附。当然，本发明酸化处理工序中的酸溶液也可以选用盐酸溶液或者硝酸溶液，酸溶液的浓度也可以在3-30％之间，优选10-20％之间；本发明的转轮体在酸溶液中的浸泡时间也可以在0.5-20小时之间，优选8-12小时之间。
本实施例煅烧工序中的煅烧温度为450℃，将酸化处理工序所得的转轮体放置到450℃的高温炉内进行煅烧，煅烧时间为3小时，经过煅烧后的转轮体能够更加有效的吸附氯化锂水溶液，使氯化锂水溶液能够更加充分的进入转轮体的纤维与硅胶孔道内，有效提高转轮体中氯化锂水溶液的吸附量。当然，本发明煅烧工序中的煅烧温度可以在400-500℃之间，优选440-460℃之间；本发明转轮体进行煅烧的时间可以在0.5-5小时之间，优选2-3.5小时之间。
蜂窝状转轮体经过煅烧工序后，烧掉了转轮体中的有机纤维与有机胶料，在转轮体的 纤维载体中重新形成了大量的微孔。在浸渍氯化锂溶液工序中，将经过煅烧工序的转轮体浸渍到浓度为28％的氯化锂水溶液中，浸渍时间为13小时，使得氯化锂能够更加充分的进入已有硅胶与纤维载体的孔隙中，从而有效提高了转轮中吸湿剂的附着量与附着强度，而且转轮体中的氯化锂含量最为合理，既能够确保转轮具有较强的吸湿能力，又能够避免转轮中由于氯化锂含量过高而发生潮解的现象，提高了转轮的性能。最后将浸渍完毕的转轮体从氯化锂水溶液中取出后晾干，晾干后的转轮体经过转轮成型工序而制得转轮，本发明中的转轮成型工序为现有技术。当然，本发明的浸渍氯化锂溶液工序中，所用的氯化锂水溶液的浓度可以在15-40％之间，优选25-30％之间；转轮体在氯化锂水溶液中的浸渍时间可以在2-24小时之间，优选10-16小时之间。
本发明的工艺简单，制造而成的转轮除湿量大、再生温度低、性能稳定。通过实验证明，本发明制备而成的转轮除湿量比常规硅胶转轮的除湿量高30％，如在相同除湿量下，再生温度可在100℃以下，这就给低位热能，如冷凝废热的使用提供了很好的基础。
虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种氯化锂硅胶复合转轮的制备方法，依次包括抄纸工序、上硅胶工序、轧制转轮体工序和转轮成型工序，所述抄纸工序中，使用陶瓷纤维和有机纤维为原料而制成纤维原纸；所述上硅胶工序中，使用含有硅酸、聚乙烯醇、改性聚丙烯腈、氯乙烯和水的浆液涂布到纤维原纸的表面上，所述纤维原纸表面上的浆液涂布量在40-100g/m2；所述轧制转轮体工序中，将所述涂布有浆液的纤维原纸加工成蜂窝状的转轮体；其特征在于：所述轧制转轮体工序和转轮成型工序之间还依次包括浸渍硅酸盐溶液工序、酸化处理工序、煅烧工序和浸渍氯化锂溶液工序，所述浸渍硅酸盐溶液工序中，将所述转轮体浸渍到浓度为10-30％的硅酸盐水溶液中，该转轮体浸渍1-4小时后从硅酸盐水溶液中取出，然后使用高速空气气流吹去该转轮体表面过剩的硅酸盐水溶液；所述酸化处理工序中，将经过所述浸渍硅酸盐溶液工序的转轮体浸泡到浓度为3-30％的酸溶液中，该转轮体在酸溶液中浸泡0.5-20小时后取出，并用水冲洗该转轮体，最后用热风将转轮体吹干；所述煅烧工序中，将经过所述酸化处理工序的转轮体置于400-500℃的高温炉内进行煅烧，煅烧时间为0.5-5小时；所述浸渍氯化锂溶液工序中，将经过所述煅烧工序的转轮体浸渍到浓度为15-40％的氯化锂水溶液中，浸渍时间为2-24小时，将该转轮体从氯化锂水溶液中取出后晾干，该晾干后的转轮体经过转轮成型工序而制得转轮。
2.根据权利要求1所述的氯化锂硅胶复合转轮的制备方法，其特征在于：所述浸渍硅酸盐溶液工序中，所述硅酸盐水溶液为硅酸钠水溶液或者硅酸钾水溶液或者硅酸锂水溶液。
3.根据权利要求1所述的氯化锂硅胶复合转轮的制备方法，其特征在于：所述酸化处理工序中，所述酸溶液为盐酸溶液或者硝酸溶液或者硫酸溶液。
4.根据权利要求1所述的氯化锂硅胶复合转轮的制备方法，其特征在于：所述上硅胶工序中，所述纤维原纸表面上的浆液涂布量在60-80g/m2。
5.根据权利要求1所述的氯化锂硅胶复合转轮的制备方法，其特征在于：所述浸渍硅酸盐溶液工序中，所述硅酸盐水溶液的浓度为18-22％，所述转轮体浸渍2-3小时后从硅酸盐水溶液中取出。
6.根据权利要求1所述的氯化锂硅胶复合转轮的制备方法，其特征在于：所述酸化处理工序中，所述酸溶液的浓度为10-20％，所述转轮体在酸溶液中浸泡的时间为8-12小时。
7.根据权利要求1所述的氯化锂硅胶复合转轮的制备方法，其特征在于：所述煅烧工序中，所述转轮体置于440-460℃的高温炉内进行煅烧，煅烧时间为2-3.5小时。
8.根据权利要求1所述的氯化锂硅胶复合转轮的制备方法，其特征在于：所述浸渍氯化锂溶液工序中，所述氯化锂水溶液的浓度为25-30％，浸渍时间为10-16小时。
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