CN104525099A - 一种具有高吸附性能的硅胶及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有高吸附性能的硅胶及其制备方法和用途，本发明的制备方法是采用廉价的硅酸钠溶液、硫酸溶液反应制胶，通过老化、交换酸处理、水洗、二次酸处理、二次水洗、烘干、分筛、包装为成品，用本发明的制备方法生产出的高吸附性能硅胶在RH=10%吸附量≥7%、RH=20%吸附量≥13%、RH=50%吸附量≥30%、RH=90%吸附量≥45%，所述硅胶因其在低、中、高湿度下都具有较高的吸附量，可用于工业气体分离的变压吸附、各种精密分析仪器上特定气体的干燥、中草药有效活性组分的干燥等新的应用领域。

Description

一种具有高吸附性能的硅胶及其制备方法和用途
技术领域
 本发明涉及一种硅胶，具体涉及一种具有高吸附性能的硅胶及其制备方法和用途。
背景技术
硅胶作为一种干燥剂已被广泛应用于工业化生产、日常生活用品、军工防潮等领域。近年来随着科技的进步，工业技术革新发展，硅胶的新用途也被逐渐的开发出来。例如应用于工业气体分离的变压吸附硅胶、各种精密分析仪器上特定气体的干燥、中草药有效活性组分的干燥等等，这些新的应用领域的开发，对传统硅胶的吸附量指标有了新的要求。
中国专利CN1579593A 公开了一种变压器用高效干燥剂及其所用助剂制法，该方法将硅胶中添加具有吸水性的金属氧化物及一定量的无机盐，从而使产品在不同相对湿度下具备高吸附量的目的；但是该方法存在使用无机盐助剂，无机盐助剂在吸湿后会降低产品的强度、比电阻因而其使用推广具有局限性。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种具有高吸附性能的硅胶及其制备方法和用途，本发明的制备方法是采用廉价的硅酸钠（即泡花碱）和硫酸反应制胶，通过老化、交换酸处理、水洗、二次酸处理、二次水洗、烘干、分筛、包装为成品，所制得的硅胶具有较高的吸附量，性能优异。
为实现上述发明目的，本发明通过下述技术方案予以实现：
一种具有高吸附性能的硅胶的制备方法，它包括以下步骤：
（1）制胶：采用硅酸钠溶液和硫酸溶液反应制得凝胶，所述硅酸钠溶液中硅酸钠质量比浓度为10%-25%，硫酸溶液中硫酸的质量比浓度为20%-35%，硅酸钠和硫酸反应的质量比为2:1-3.5:1；
（2）老化：凝胶的老化时间为5min-10h，老化温度为10-80℃；
（3）交换酸处理：使用交换酸进行酸泡，酸泡温度20-90℃，酸泡时间1-10h，所述交换酸的质量比浓度为0.05%-10%，交换酸的最高液面高出凝胶最高面的高度为30-60cm；
（4）一次水洗：采用自来水水洗，一次水洗的温度为20-90℃；
（5）二次酸处理：二次酸的质量比浓度为0.01%-10%，酸泡时间为2-8h；
（6）二次水洗：采用纯水水洗，二次水洗的温度为20-90℃；
（7）在温度为60-160℃烘干，烘干过程中环境的湿度0.1%-90%，筛去粒度小于0. 5mm的碎粉末，包装为成品。
对上述技术方案的进一步改进，步骤（1）中选用模数为3.2-3.5的硅酸钠。
对上述技术方案的进一步改进，所述步骤（3）中交换酸的质量比浓度为0.5%-6%，酸泡温度为30-50℃，酸泡时间2-6h。
对上述技术方案的进一步改进，所述步骤（3）中交换酸为盐酸、硫酸、硝酸、草酸或柠檬酸中的一种或几种。
对上述技术方案的进一步改进，所述步骤（4）中一次水洗的温度为40-90℃和步骤（6）中二次水洗温度为40-90℃。
对上述技术方案的进一步改进，所述步骤（5）中二次酸为盐酸、硫酸、硝酸、草酸、柠檬酸一种或两种，二次酸的质量比浓度为0.02%-5%。
对上述技术方案的进一步改进，所述步骤（7）中烘干温度为70-140℃，湿度为0.5%-80%。
本发明还提供了所述制备方法制得的具有高吸附性能的硅胶。
所述硅胶在相对湿度RH=10%吸附量≥7%、RH=20%吸附量≥13%、RH=50%吸附量≥30%、RH=90%吸附量≥45%。
本发明还提供了所述的硅胶在制备用于工业气体分离的变压吸附剂、分析仪器上的气体干燥剂和中草药有效活性组分中的干燥剂中的应用。
与现有技术相比，本发明的优点和技术效果是：用本发明的制备方法生产出的高吸附性能的硅胶，在相对湿度RH=10%吸附量≥7%、RH=20%吸附量≥13%、RH=50%吸附量≥30%、RH=90%吸附量≥45%，所述高吸附性能的硅胶因其在低、中、高湿度下都具有较高的吸附量，可用于工业气体分离的变压吸附剂、各种精密分析仪器上特定气体的干燥剂、中草药有效活性组分的干燥剂等新的应用领域。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细的说明。
实施例1
本发明所述高吸附性能的硅胶的制备方法包括以下步骤：
1、制胶：制胶采用的硅酸钠溶液中硅酸钠质量比浓度为21.5%，硫酸溶液中硫酸质量比浓度为33%，硅酸钠和硫酸反应的质量比为2.6:1，本发明实施例中均选用模数为3.2-3.5的硅酸钠（模数代表二氧化硅的摩尔数与氧化钠的摩尔数之比）；
2、老化：凝胶老化时间为3h，老化温度为25℃；
3、交换酸处理：采用质量比浓度为2.5%的交换酸进行酸泡处理，酸泡温度50℃，酸泡时间3h；
4、一次水洗：水洗采用自来水水洗，水洗温度为50℃；
5、二次酸处理：二次酸的质量比浓度为0.5%，酸泡3h；
6、二次水洗：采用纯水水洗，水洗温度为60℃；
7、烘干采用程序温湿度控制，烘干温度为120℃，湿度为5%，筛分包装，筛去粒度小于0. 5mm的碎粉末，包装为成品。
相对湿度（RH）指空气中水汽压与饱和水汽压的百分比，制得的硅胶产品RH=10%吸附量8.4%、RH=20%吸附量13.21%、RH=50%吸附量31%、RH=90%吸附量46%。
实施例 2
本发明所述高吸附性能的硅胶的制备方法包括以下步骤：
1、制胶：制胶采用的硅酸钠溶液中硅酸钠的质量比浓度为17.5%，硫酸溶液中硫酸质量比浓度为20.5%，硅酸钠和硫酸反应的质量比为2.5:1；
2、老化：凝胶老化时间为20min，老化温度为25℃；
3、交换酸处理：采用质量比浓度为3.0%的交换酸进行酸泡处理，酸泡温度40℃，酸泡时间4h；
4、一次水洗：水洗采用自来水水洗，水洗温度为60℃；
5、二次酸处理：二次酸的质量比浓度为1.5%；酸泡4h；
6、二次水洗：采用纯水水洗，水洗温度为60℃；
7、烘干采用程序温湿度控制，烘干温度为100℃，湿度为3%；筛分包装，筛去粒度小于0. 5mm的碎粉末，包装为成品。
制得的硅胶产品RH=10%吸附量7.5%、RH=20%吸附量14.2%、RH=50%吸附量30.5%、RH=90%吸附量45%。
实施例 3
本发明所述高吸附性能的硅胶的制备方法包括以下步骤：
1、制胶：制胶采用的硅酸钠溶液中硅酸钠质量比浓度为12.5%，硫酸溶液中硫酸质量比浓度为16.5%，硅酸钠和硫酸反应的质量比为2.8:1；
2、老化：凝胶老化时间为6h，老化温度为60℃；
3、交换酸处理：采用质量比浓度为2%的交换酸进行酸泡处理，酸泡温度30℃，酸泡时间4h；
4、一次水洗：水洗采用自来水水洗，水洗温度为45℃；
5、二次酸处理：二次酸的质量比浓度为3%；酸泡6h；
6、二次水洗：采用纯水水洗，水洗温度为50℃；
7、烘干采用程序温湿度控制，烘干温度为140℃，湿度为0.5%；筛分包装，筛去粒度小于0. 5mm的碎粉末，包装为成品。
制得的硅胶产品RH=10%吸附量7.6%、RH=20%吸附量14.3%、RH=50%吸附量32.5%、RH=90%吸附量47%。
    以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种具有高吸附性能的硅胶的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：
（1）制胶：采用硅酸钠溶液和硫酸溶液反应制得凝胶，所述硅酸钠溶液中硅酸钠质量比浓度为10%-25%，硫酸溶液中硫酸的质量比浓度为20%-35%，硅酸钠和硫酸反应的质量比为2:1-3.5:1；
（2）老化：凝胶的老化时间为5min-10h，老化温度为10-80℃；
（3）交换酸处理：使用交换酸进行酸泡，酸泡温度20-90℃，酸泡时间1-10h，所述交换酸的质量比浓度为0.05%-10%，交换酸的最高液面高出凝胶最高面的高度为30-60cm；
（4）一次水洗：采用自来水水洗，一次水洗的温度为20-90℃；
（5）二次酸处理：二次酸的质量比浓度为0.01%-10%，酸泡时间为2-8h；
（6）二次水洗：采用纯水水洗，二次水洗的温度为20-90℃；
（7）在温度为60-160℃烘干，烘干过程中环境的湿度0.1%-90%，筛去粒度小于0. 5mm的碎粉末，包装为成品。
2.根据权利要求1所述的具有高吸附性能的硅胶的制备方法，其特征在于，步骤（1）中选用模数为3.2-3.5的硅酸钠。
3.根据权利要求1所述的具有高吸附性能的硅胶的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中交换酸的质量比浓度为0.5%-6%，酸泡温度为30-50℃，酸泡时间2-6h。
4.根据权利要求1或3所述的具有高吸附性能的硅胶的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中交换酸为盐酸、硫酸、硝酸、草酸或柠檬酸中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的具有高吸附性能的干燥剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中一次水洗的温度为40-90℃和步骤（6）中二次水洗温度为40-90℃。
6.根据权利要求1所述的具有高吸附性能的干燥剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中二次酸为盐酸、硫酸、硝酸、草酸、柠檬酸一种或两种，二次酸的质量比浓度为0.02%-5%。
7.根据权利要求1所述的具有高吸附性能的硅胶的制备方法，其特征在于，所述步骤（7）中烘干温度为70-140℃，湿度为0.5%-80%。
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法制得的具有高吸附性能的硅胶。
9.根据权利要求8所述的具有高吸附性能的硅胶，其特征在于，所述硅胶在相对湿度RH=10%吸附量≥7%、RH=20%吸附量≥13%、RH=50%吸附量≥30%、RH=90%吸附量≥45%。
10.权利要求8所述的硅胶在制备用于工业气体分离的变压吸附剂、分析仪器上的气体干燥剂和中草药有效活性组分中的干燥剂中的应用。
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