CN1081393A - 高效干燥剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种高效干燥剂及其制备方法，属于干 燥气体的固体吸附剂，它以膨胀珍珠岩为载体，与高 氯酸镁结合并可加入金属螯合物作为显色指示剂，珍 珠岩、高氯酸镁与金属螯合物的重量比为1∶1∶ 0.001至1∶5∶0.05，通过混合及常压和真空中加热 脱水而制得。本发明的干燥剂具有脱水能力强，吸水 容量大、气阻小，性能稳定，显色变化灵敏，成本低及 再生方便的特点，可广泛在气体纯化及气体分析中作 深度脱水用。

Description

本发明是一种高效干燥剂及其制备方法，属于干燥气体的固体吸附剂，主要在气体纯化与气体分析中用作深度脱水。

干燥剂在日常生活、工业生产和科学研究中有广泛的应用，硅胶、无水氯化钙、浓硫酸等是常用的干燥剂。用于深度脱水的干燥剂有分子筛、无水高氯酸镁、五氧化二磷等。分子筛为物理吸附型的，能活化再生，但存在共吸附气体的缺点，吸水容量也较小。五氧化二磷和无水高氯酸镁有极强的吸水能力。五氧化二磷吸水后，表面会生成磷酸或偏磷酸，阻止水份进一步吸收。它吸水后还会溶解结块、堵塞气路。通常将五氧化二磷与一定量的载体混合，可较好地克服这一缺点。美国专利US1884558、US2163901，法国专利FR1531678，德国专利DT1946277及中国专利CN86101504都采用多孔结构载体与五氧化二磷混合的方式。由于粉末状的五氧化二磷吸水能力极强，且具有腐蚀性，它与载体之间只是机械混合，使用时必须小心。无水高氯酸镁是颗粒状的，无腐蚀性，使用方便，但也存在吸水后溶解收缩，气阻增大的现象。为解决这一困难，也将它持载在适当的载体上。适用的载体有高氯酸钡（英国专利GB303263）浮石（Ind.Eng.Chem，20，656，1928）、蛭石（Talanta，9，65，1962）等。但这些载体比表面积较小，持载能力差。要提高其持载能力，需反复进行抽真空与放大气的操作。另外，无水高氯酸镁是强氧化剂，制备干燥剂时要在真空和200℃以上的温度下进行，一般显色指示的酸、碱类指示剂不能使用。Smith用高锰酸钾加入到高氯酸镁溶液中（Talanta，3，107，1959）作为显色指示，但高锰酸钾在常压下240℃下会分解，在真空处理含高锰酸钾的高氯酸镁干燥剂时必须降低温度，势必降低无水高氯酸镁的脱水能力。同时，高锰酸钾吸水时的变色灵敏度差，要获得满意的显色指示需较高的含量。

基于现有技术的缺陷，本发明的目的在于制备一种主要用于气体纯化与气体分析用的高效干燥剂。它以珍珠岩为载体，与高氯酸镁结合，除保留高氯酸镁干燥剂的优点外，具有脱水能力强，吸水容量大，吸水后不溶解收缩，仍保留颗粒状，气阻变化小，容易再生且可加入显色剂使有明显的显色指示能力。

本发明是一种高效干燥剂，它包含高氯酸镁，其特征在于以膨胀珍珠岩作为载体，其与高氯酸镁的重量比为1∶1至1∶5。从吸水效率、吸水容量及吸水后的气阻变化综合考虑后决定的最佳比例为1∶2至1∶3。

本发明还可以添加金属螯合物作为显色指示剂，其含量为珍珠岩载体含量的1/1000至5%。作为显色指示用的金属离子可以是Ni²⁺、Fe³⁺或Mg²⁺，其相应的螯合试剂分别为丁二酮肟、8-羟基喹啉-5-磺酸钠、3-羟基-4-（2-羟基-5-甲基苯偶氮）-1-萘磺酸。

在添加吸水显色指示剂后的本发明的高效变色干燥剂的重量比为：珍珠岩∶高氯酸镁∶金属螯合物为1∶1∶0.001至1∶5∶0.05。

本发明还包括上述高效干燥剂的制备方法，包括载体的过筛、烘干，与干燥剂混合、浸渍及脱水，其特征在于：

a.将膨胀珍珠岩浮选后，烘干、过筛;

b.按配比将高氯酸镁配制成饱和水溶液，与配比量的珍珠岩载体混合、搅拌至均匀浸渍;

c.在常压下加热脱水;

d.在真空炉中真空加热脱水。

在上述制备方法中，常压下加热脱水的最佳条件为温度150-180℃，脱水时间3-10小时，真空加热脱水的最佳条件是真空度为0.1-10乇，先在温度150-180℃脱水3-10小时，然后升温至210-250℃下处理7-20小时。

珍珠岩载体过筛后的最佳颗粒度为10-40目。

在制备变色干燥剂时，可在b步的制备方法中先按配比配制金属螯合物水溶液，与高氯酸镁饱和水溶液一起与珍珠岩载体混合、搅拌至载体均匀浸渍。

本发明的高效干燥剂以多孔性好、结构稳定且价廉的珍珠岩作载体，扩大了高氯酸镁的比表面积，具有持载能力强、吸水容量大、吸水后仍保持颗粒状，气阻变化小，以及载体加工简单方便，成本低的优点。本发明采用金属螯合物作显色指示，在干燥剂在干燥状态时，金属离子与螯合试剂以游离形式存在，在吸水后则形成有颜色指示的金属螯合物。吸水前后的颜色变化灵敏，且螯合试剂熔点高，在高温脱水处理时不挥发分解，化学性质稳定，不影响干燥剂在脱水能力。本发明的干燥剂吸水后，只要在真空炉中加热脱水，即可再生。

以下是本发明的实施例：

实施例1：将膨胀珍珠岩浮选后在120-180℃下烘干、过筛，取其中粒度为20-40目的珍珠岩100克，依次加入100毫升0.5%丁二酮肟水溶液和35毫升5%的氯化镍水溶液，浸渍均匀后在150-170℃下烘干。另取400克高氯酸镁溶于150毫升水中，待加热溶解后，倒入上述含金属螯合物的珍珠岩中，搅拌均匀，在170℃的烘箱中加热脱水5-8小时，然后置入真空炉内，在1-10乇真空度，160-180℃下处理7小时，然后升温至220-230℃处理15小时。这样制得的干燥剂吸水后从黄色转变成红色。

实施例2：20-40目珍珠岩100克，金属螯合物为150毫升0.2%的8-羟基喹啉-5-磺酸钠水溶液和50毫升5%氯化铁溶液，高氯酸镁300克溶于100毫升水中，其制备方法同实施例1，这样制得的干燥剂吸水后从黄色转变成红色。

实施例3：金属螯合物为200毫升0.15%的3-羟基-4-（2-羟基-5-甲基苯偶氮）-1-萘磺酸水溶液和50毫升5%氯化镁水溶液，其余成份与制备方法同实施例1。这样制得的干燥剂其吸水后颜色从原来的浅兰色变为红色。

实施例4：同实施例1，只是其中不加金螯合物。本实施例的干燥剂没有颜色指示。

表1是实施例1的高效变色干燥剂与商品无水高氯酸镁（美国Leco公司）的脱水能力比较表。用露点法测量不同气体通过这二种干燥剂后的尾气中残留水份（以露点表示）确定干燥效果。实验条件为干燥管内径15毫米，干燥剂填充高度100毫米，气体流速为2升/分。由表可见，本发明的干燥剂的脱水能力优于美国Leco公司的商品无水高氯酸镁。

对本发明的干燥剂也进行了吸水容量和气阻测定。在室温20℃时经过氯化钠饱和溶液的空气（相对湿度75.5%）以200毫升/分的流速通过填充8.88克高效变色干燥剂的φ20×100毫米的玻璃管，出气口用同样的干燥管作指示，待第二根干燥管变色时即认为第一根干燥管已失效，称量其增重4.14克，即其吸水容量为46.6%，高于同样方法测得的美国Leco公司的无水高氯酸镁吸水容量34.0%。气体阻力以干燥管前部系统中的气体压力来表示，它与干燥管内径、干燥剂填充高度、填充的紧密程度及气体流速等因素有关。在流速从0.5-2升/分的空气通过内径20毫米，填充高度80毫米，经自然敲击密实的干燥管时，测量干燥管前部的气体压力，结果表明，吸水前的压力只有0-7乇，吸水后仍保持原有的颗粒状，在流速为2升/分时，压力为11乇。由此可见，本发明干燥剂的气阻很小，吸水前后变化也很小。

Claims (9)

1、一种高效干燥剂，属于干燥气体的固体吸附剂，它包括高氯酸镁，本发明的特征在于以膨胀珍珠岩作为载体，膨胀珍珠岩与高氯酸镁的重量比为1∶1至1∶5。

2、按权利要求1所述的干燥剂，其特征在于添加金属螯合物作为显色指示剂，其含量为珍珠岩载体重量的1/1000至5%。

3、按权利要求1所述的干燥剂，其特征在于所说的的膨胀珍珠岩与高氯酸镁的最佳重量比为1∶2至1∶3。

4、按权利要求2所述的干燥剂，其特征在于所说的金属螯合物显色指示剂的金属离子可以是Ni²⁺、Fe³⁺或Mg²⁺，其相应的螯合试剂分别为丁二酮肟、8-羟基喹啉-5-磺酸钠、3-羟基-4-（2-羟基-5-甲基苯偶氮）-1-萘磺酸。

5、按权利要求1、2、3或4所述的干燥剂，其特征在于干燥剂各组分的重量比为：

膨胀珍珠岩∶高氯酸镁∶金属螯合物

1∶1∶0.001至1∶5∶0.05

6、一种权利要求1所述的高效干燥剂的制备方法，包括载体的过筛、烘干，与干燥剂混合、浸渍及脱水，其特征在于：

a.将膨胀珍珠岩浮选后，烘干、过筛;

b.按配比将高氯酸镁配制成饱和水溶液，与配比量的珍珠岩载体混合、搅拌至均匀浸渍;

c.在常压下加热脱水;

d.在真空炉中真空加热脱水。

7、按权利要求6所述的制备方法，其特征在于b步的制备方法中，还包括先按配比配制金属螯合物水溶液，与高氯酸镁饱和水溶液一起与珍珠岩载体混合、搅拌至均匀浸渍。

8、按权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于所说的膨胀珍珠岩过筛的最佳颗粒度为10-40目。

9、按权利要求6或7所述的制备方法，其中常压下加热脱水的最佳条件为温度150-180℃，脱水时间3-10小时，在真空中加热脱水的最佳条件是真空度为0.1-10乇，在温度150-180℃下先脱水3-10小时，然后升温至210-250℃处理7-20小时。