CN102120175A

CN102120175A - 一种提高硅藻土调湿性的方法

Info

Publication number: CN102120175A
Application number: CN 201010616025
Authority: CN
Inventors: 杜玉成; 孔伟; 王从曾; 卜仓友; 梦琪; 颜晶
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2010-12-30
Filing date: 2010-12-30
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2030-12-30
Also published as: CN102120175B

Abstract

一种提高硅藻土调湿性的方法涉及一种日用化学品技术领域。本发明特征在于：将硅藻土与质量百分比浓度为10％～30％的无机盐水溶液，以1∶3～1∶5的质量比，在50～80℃下反应30～90min，抽滤干燥后得硅藻土基调湿材料；所述硅藻土要求SiO₂含量≥89％，比表面积≥26m²/g，孔容积≥0.05ml/g；所述无机盐为LiCl、MgCl₂、CaCl₂、NaCl中的一种。硅藻土要达到一定的纯度、比表面积和孔体积，作为水蒸气进出的孔道和蓄水的容器，同时也具备一定的吸湿和放湿性能。无机盐的修饰进一步强化了硅藻土的吸湿性，修饰强化后的调湿材料吸湿率可达110％。本发明中无机盐和硅藻土多孔体相互固定，提供一种具有高调湿性能的调湿功能材料。

Description

一种提高硅藻土调湿性的方法

技术领域：

本发明涉及一种日用化学品技术领域，具体地说，是一种提高硅藻土调湿性的方法。

背景技术：

空气湿度是一个与人们生活和生产有密切关系的重要环境参数。基于传统的机械式调湿手段(空调和加湿器)存在的能耗大、“建筑室内综合症”等问题，调湿材料应运而生。调湿材料是指依靠自身的吸放湿性能，感应空气湿度的变化，自动调节空气相对湿度的材料。它不仅是解决室内湿环境舒适度的重要方法，而且在环保节能方面有着重要的意义。

近年来国内外开发的调湿材料，大多集中在硅胶、高分子聚合物、无机盐、无机矿物质以及复合材料。硅胶多孔性和表面羟基亲水性，使其具有较高的吸湿量和较快的吸湿速度，吸湿性较好，同时吸水膨胀性也导致放湿性能差，特别是水的吸附与解析循环中呈现较严重的滞后现象。高分子类的调湿材料如聚丙烯酸(PAA)，内部松散的网络结构和强亲水性基团决定其有最高的吸水率和保水性，然而大分子结构也造成吸放湿的速度慢，放湿性能差。无机盐与水发生化学反应而吸湿，吸湿量大、且吸湿速度快，但是由于大部分固体无机盐随着吸湿量的增加，自身会慢慢潮解，而且常温下不稳定，极容易产生盐析。无机矿物材料如硅藻土、沸石等，吸湿容量较小，但其吸放湿速度快，放湿量可观，且廉价易得、绿色安全。

硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩(非晶质二氧化硅)，理论比表面积为10-60m²/g，孔隙率达80～90％，特殊的孔结构和表面亲水性羟基结构决定了硅藻土具有优秀的吸水性和调湿潜质。硅藻土原矿土和提纯后的硅藻土在T＝20℃、相对湿度RH＝88％的恒温恒湿环境中，其饱和吸湿率为5％和8％，限制了其在调湿领域的发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对硅藻土调湿性较低，提供一种提高硅藻土调湿性的改性硅藻土的制备方法。

一种提高硅藻土调湿性的方法，其特征在于：将硅藻土与质量百分比浓度为10％～30％的无机盐水溶液，以1∶3～1∶5的质量比，在50～80℃下反应30～90min，抽滤干燥后得硅藻土基调湿材料；所述硅藻土要求SiO₂含量≥89％，比表面积≥26m²/g，孔容积≥0.05ml/g；所述无机盐为LiCl、MgCl₂、CaCl₂、NaCl中的一种。

若所用的硅藻土的纯度和孔结构达不到上述要求，则需对硅藻土进行预处理：首先将硅藻原矿土，放入擦洗机中，加水调成成质量百分比浓度为40％的矿浆，加入六偏磷酸钠，六偏磷酸钠的加入量为矿浆质量的0.5％，擦洗20min；对擦洗产物进行搅拌稀释，质量百分比浓度为10％～15％，并过100目筛，加NaOH，调节矿浆PH为8～9，静止沉降10h，除去悬浮物；最后将得到的硅藻土与质量百分比浓度为60％的硫酸，以质量比1∶2混合，在100℃下水浴反应90min；水洗至中性，抽滤干燥即得上述所要求的硅藻土。本发明的特点：

本发明将硅藻土的孔结构调湿和无机盐饱和蒸汽压调湿两种调湿手段有机结合，有效地调节空气湿度，同时克服了各自在调湿领域应用的缺点。通过本方法制备的硅藻土基调湿材料在T＝20℃、相对湿度RH＝88％的恒温恒湿环境中，饱和吸湿率具有很大提高，最高提高到110％。

硅藻土作用：硅藻土的壳体和孔道结构，作为蓄水的容器，能赋予良好的湿容量和吸水性；丰富的的通孔结构和高的孔隙率，有利于水蒸气的扩散，吸放湿速度快，对湿度响应敏感。同时作为无机盐的吸湿载体，有效地缓解了无机盐的吸湿潮解。湿容量大、湿度响应快、调湿缓冲能力强，从而使硅藻土基调湿材料具有优异的调湿性。

无机盐作用：无机盐与水发生化学反应，进一步增大湿容量和吸湿速度，同时无机盐的存在影响环境的饱和蒸汽压，有利于水蒸气的吸附。

附图说明

图1本发明预处理后硅藻土的扫描电镜图

图2具体实施例1产物的扫描电镜图

图3具体实施例1产物的吸脱附曲线

图4具体实施例1产物的孔径分布曲线

图5具体实施例2产物的扫描电镜和微区能谱分析图

图6具体实施例3产物的扫描电镜图

图7具体实施例3产物的吸脱附曲线

图8具体实施例3产物的孔径分布曲线

图9具体实施例4产物的扫描电镜图

图10具体实施例4产物的吸脱附曲线

图11具体实施例4产物的孔径分布曲线。

具体实施方式：

实例1氯化锂-硅藻土调湿材料

将硅藻土与质量分数为10％的氯化锂水溶液，以1∶3的质量比，在50℃下反应30min，抽滤干燥后即得本发明氯化锂修饰硅藻土调湿材料。调性性能为：在T＝20℃、相对湿度RH＝88％的恒温恒湿环境中，其饱和吸湿率为98％；在T＝20℃、相对湿度RH＝15％的恒温恒湿环境中，饱和放湿率为12.1％。

实例2氯化锂-硅藻土调湿材料

将硅藻土与质量分数为30％的氯化锂水溶液，以1∶5的质量比，在80℃下反应30min，抽滤干燥后即得本发明氯化锂修饰硅藻土调湿材料。调性性能为：在T＝20℃、相对湿度RH＝88％的恒温恒湿环境中，其饱和吸湿率为110％；在T＝20℃、相对湿度RH＝15％的恒温恒湿环境中，饱和放湿率为14.3％。

实例3氯化钠-硅藻土调湿材料

将硅藻土与质量分数为30％的氯化钠水溶液，以1∶5的质量比，在60℃下反应30min，抽滤干燥后即得本发明氯化钙修饰硅藻土调湿材料。调湿性能为：在T＝20℃、相对湿度RH＝88％的恒温恒湿环境中，饱和吸湿率为27％，在T＝20℃、相对湿度RH＝15％的恒温恒湿环境中，饱和放湿率为3.4％。

实例4氯化钙-硅藻土调湿材料

将硅藻土与质量分数为30％的氯化钙水溶液，以1∶5的质量比，在60℃下反应30min，抽滤干燥后即得本发明氯化钙修饰硅藻土调湿材料。调湿性能为：在T＝20℃、相对湿度RH＝88％的恒温恒湿环境中，饱和吸湿率为90％；在T＝20℃、相对湿度RH＝15％的恒温恒湿环境中，饱和放湿率为11.4％。

实例5氯化钙-硅藻土调湿材料

将硅藻土与质量分数为30％的氯化钙水溶液，以1∶3的质量比，在50℃下反应90min，抽滤干燥后即得本发明氯化钙修饰硅藻土调湿材料。调湿性能为：在T＝20℃、相对湿度RH＝88％的恒温恒湿环境中，饱和吸湿率为67％，在T＝20℃、相对湿度RH＝15％的恒温恒湿环境中，饱和放湿率为7.3％。

实例6氯化镁-硅藻土调湿材料

将硅藻土与质量分数为30％的氯化镁水溶液，以1∶3的质量比，在60℃下反应60min，抽滤干燥后即得本发明氯化钙修饰硅藻土调湿材料。调湿性能为：在T＝20℃、相对湿度RH＝88％的恒温恒湿环境中，饱和吸湿率为56％，在T＝20℃、相对湿度RH＝15％的恒温恒湿环境中，饱和放湿率约为6.5％。

实例7氯化镁-硅藻土调湿材料

将硅藻土与质量分数为30％的氯化镁水溶液，以1∶5的质量比，在80℃下反应90min，抽滤干燥后得氯化钠修饰的硅藻土调湿材料。抽滤干燥后即得本发明氯化钙修饰硅藻土调湿材料。调湿性能为：在T＝20℃、相对湿度RH＝88％的恒温恒湿环境中，饱和吸湿率为62％，在T＝20℃、相对湿度RH＝15％的恒温恒湿环境中，饱和放湿率约为8.5％。

Claims

1.一种提高硅藻土调湿性的方法，其特征在于：将硅藻土与质量百分比浓度为10％～30％的无机盐水溶液，以1∶3～1∶5的质量比，在50～80℃下反应30～90min，抽滤干燥后得硅藻土基调湿材料；所述硅藻土要求SiO₂含量≥89％，比表面积≥26m²/g，孔容积≥0.05ml/g；所述无机盐为LiCl、MgCl₂、CaCl₂、NaCl中的一种。

2.根据权利要求1所述的一种提高硅藻土调湿性的方法，其特征在于，若所用的硅藻土的纯度和孔结构达不到上述要求，则需对硅藻土进行预处理：首先将硅藻原矿土，放入擦洗机中，加水调成成质量百分比浓度为40％的矿浆，加入六偏磷酸钠，六偏磷酸钠的加入量为矿浆质量的0.5％，擦洗20min；对擦洗产物进行搅拌稀释，质量百分比浓度为10％～15％，并过100目筛，加NaOH，调节矿浆PH为8～9，静止沉降10h，除去悬浮物；最后将得到的硅藻土与质量百分比浓度为60％的硫酸，以质量比1∶2混合，在100℃下水浴反应90min；水洗至中性，抽滤干燥即得上述所要求的硅藻土。