CN110743507A - 一种海藻酸钠-硅胶复合干燥剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海藻酸钠‑硅胶复合干燥剂及其制备方法。包括海藻酸钠和硅胶颗粒，所述硅胶颗粒分散在海藻酸钠表面和宏孔内部；将聚乙烯吡咯烷酮加入去离子水中搅拌溶解；将硅胶颗粒加入并超声分散均匀；加入海藻酸钠超声搅拌溶解，静置去泡，滴入氯化钙溶液中静置固化，去离子水洗涤后烘干干燥，得到海藻酸钠‑硅胶复合干燥剂。本发明显著提高了硅胶类干燥剂的吸附性能，不仅解决了常规硅胶类干燥剂在中低段相对湿度压力下吸附量不高而无法实现满意的除湿效果，还解决了吸湿性盐改性的复合硅胶在潮湿工况下存在的盐溶液溢出腐蚀换热器的隐患问题。

Description

一种海藻酸钠-硅胶复合干燥剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及的是一种复合材料技术领域的干燥剂及其制备方法，具体涉及一种海藻酸钠-硅胶复合干燥剂及其制备方法。
背景技术
一种基于除湿换热器(将干燥剂涂覆到紧凑型换热器外表面)的固体除湿空调系统通过换热器表面涂覆的干燥剂和管内的制冷剂实现热、湿负荷的分开又同时的处理。该系统弥补了蒸汽压缩式空调系统处理湿负荷的不足，又克服了转轮除湿空调系统庞大以及升温除湿的不足，可降低驱动热源温度、提高系统性能，具有巨大的节能效益。涂覆干燥剂的吸附和再生性能对系统的除湿性能有着重要影响。经过对现有技术的检索发现，性能稳定、安全无毒的硅胶以及氯化锂、氯化钙、蚁酸钾等吸湿性盐改性的复合硅胶干燥剂常被用于除湿换热器系统：Zheng等在International Journal of Refrigeration上发表的Experimental study on silica gel-LiCl composite desiccants for desiccantcoated heat exchanger(2015,51:24–32.)；Ge等在Energy发表的Experimental study onperformance of silica gel and potassium formate composite desiccant coatedheat exchanger(2017,141:149-158)；Valarezo在Energy发表的Experimentalinvestigation on performance of a novel composite desiccant coated heatexchanger in summer and winter seasons(2019.166:506-518)。硅胶类干燥剂在中低段相对湿度压力下吸附量不高，无法实现满意的除湿效果；而吸湿性盐改性的复合硅胶存在潮湿工况下盐溶液溢出腐蚀换热器的隐患。
发明内容
本发明旨在针对硅胶以及吸湿性盐改性的复合硅胶干燥剂的不足，提出了一种海藻酸钠-硅胶复合干燥剂以及制备方法，为除湿换热器固体除湿空调系统供优质的复合干燥剂，实现高效的吸附与解吸。
本发明不仅解决了除湿换热器固体除湿空调系统常用的硅胶类干燥剂在中低段相对湿度压力下吸附量不高而无法实现满意的除湿效果的技术问题，还解决了吸湿性盐改性的复合硅胶存在潮湿工况下盐溶液溢出腐蚀换热器的隐患问题。
本发明的技术方案如下：
一、一种海藻酸钠-硅胶复合干燥剂：
包括海藻酸钠和硅胶颗粒，所述硅胶颗粒分散在海藻酸钠表面和宏孔内部通过分散硅胶颗粒实现水蒸气吸附性能的提升，同时免除添加盐颗粒腐蚀换热器的隐患。
所述海藻酸钠和硅胶颗粒的质量比在10:1和5：2之间。
二、一种海藻酸钠-硅胶复合干燥剂的制备方法，方法包括以下步骤：
(1)将一定质量聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入一定量的去离子水中搅拌直至其完全溶解；
(2)将烘干的硅胶颗粒加入步骤(1)获得的溶液中后继续搅拌，并超声分散均匀；
(3)加入一定量的海藻酸钠，继续超声搅拌直至完全溶解，形成均一的褐色浆液；
(4)将上述褐色浆液静置去泡后，通过针头将褐色浆液滴入预先配制好的5wt％的氯化钙溶液中，静置固化一段时间；
(5)去离子水洗涤后烘干干燥，得到海藻酸钠-硅胶复合干燥剂。
进一步的优选，所述步骤(1)中，去离子水的质量是聚乙烯吡咯烷酮(PVP)质量的200～300倍。
进一步的优选，所述步骤(3)中，海藻酸钠和硅胶颗粒的质量比在10:1和5：2区间。
进一步的优选，所述步骤(4)中，静置固化时间为12-24h。
进一步的优选，所述步骤(5)中，烘干温度为60℃～150℃；烘干时间为2h～12h。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
第一.本发明的海藻酸钠-硅胶复合干燥剂相比于硅胶干燥剂的吸附性能有显著的提高，可提升3倍以上；
第二.本发明的海藻酸钠-硅胶复合干燥剂在吸湿过程中不存在盐溶液溢出的问题。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
图1为本发明实施例1产物表面的扫描电镜图。
图2为本发明实施例1产物截面的扫描电镜图。
图3为本发明实施例1在温度为30℃，相对湿度为90％的潮湿工况下吸附6h的实物图。
图4为氯化锂改性的复合硅胶在温度为30℃，相对湿度为90％的潮湿工况下吸附6h的实物图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本发明的实施例如下：
实施例1
(1)将0.1g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入25g去离子水中搅拌直至其完全溶解；
(2)将0.2g硅胶加入其中后继续搅拌，并将其超声分散均匀；
(3)加入1g海藻酸钠，继续超声搅拌直至其完全溶解，形成均一的褐色浆液；
(4)将上述浆液静置去泡后，通过针头将褐色浆液滴入预先配制好的5wt％的氯化钙溶液中，静置固化12h；
(5)去离子水洗涤后80℃干燥4h，得到海藻酸钠-硅胶复合干燥剂。
本实施例中性能测试包括以下：
(1)微观结构检测
海藻酸钠-硅胶复合干燥剂和未改性的硅胶干燥剂的比表面积和孔体积等微观性能参数通过ASAP2020吸附仪测试。其中，海藻酸钠-硅胶复合干燥剂的比表面积和孔体积为144m2/g和0.37cm3/g；未改性的硅胶干燥剂的比表面积和孔体积为347m2/g和0.81cm3/g。海藻酸钠-硅胶复合干燥剂的比表面积和孔体积较未改性硅胶干燥剂明显下降，这是由于海藻酸钠是宏孔，无法通过ASAP2020吸附仪检测。
同时表面和截面的电镜图分别如附图1和附图2，表明硅胶较好地附着到海藻酸钠表面和内部宏孔。
(2)吸附性能检测：
将恒温恒湿箱调至某一工况，将海藻酸钠-硅胶复合干燥剂和和未改性的硅胶干燥剂放入恒温恒湿箱内进行吸附实验，恒温恒湿箱控制湿空气保持在一定的温湿度工况。用电子天平进行称重实时测量，当连续两次所测重量的相对变化小于5％时，认为吸附达到平衡。在温度为20℃，相对湿度为70％工况下，单位质量的海藻酸钠-硅胶复合干燥剂的饱和吸附量为0.61g/g；未改性硅胶为0.15g/g，提升307％。
实施例结果放置在温度为30℃，相对湿度为90％的潮湿工况下进行吸附实验，吸附6h后，并不存在盐溶液溢出的情况(如附图3所示)，不会对换热器造成腐蚀；而氯化锂改性的复合硅胶在相同工况下吸附6h后出现盐溶液溢出的现象(如附图4所示)。
实施例2
(1)将0.1g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入25g去离子水中搅拌直至其完全溶解；
(2)将0.1g硅胶加入其中后继续搅拌，并将其超声分散均匀；
(3)加入1g海藻酸钠，继续超声搅拌直至其完全溶解，形成均一的褐色浆液；
(4)将上述浆液静置去泡后，通过针头将褐色浆液滴入预先配制好的5wt％的氯化钙溶液中，静置固化12h；
(5)去离子水洗涤后80℃干燥4h，得到海藻酸钠-硅胶复合干燥剂。
(6)对制备的海藻酸钠-硅胶复合干燥剂性能测试，(a)微观结构检测：海藻酸钠-硅胶复合干燥剂的比表面积和孔体积为106m2/g和0.25cm3/g；(b)吸附性能检测：在温度为20℃，相对湿度为70％下，单位质量的海藻酸钠-硅胶复合干燥剂的比表面积和孔体积的饱和吸附量为0.55g/g。
实施例3
(1)将0.1g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入25g去离子水中搅拌直至其完全溶解；
(2)将0.4g硅胶加入其中后继续搅拌，并将其超声分散均匀；
(3)加入1g海藻酸钠，继续超声搅拌直至其完全溶解，形成均一的褐色浆液；
(4)将上述浆液静置去泡后，通过针头将褐色浆液滴入预先配制好的5wt％的氯化钙溶液中，静置固化12h；
(5)去离子水洗涤后80℃干燥4h，得到海藻酸钠-硅胶复合干燥剂。
(6)对制备的海藻酸钠-硅胶复合干燥剂性能测试，(a)微观结构检测：海藻酸钠-硅胶复合干燥剂的比表面积和孔体积为1.8m2/g和0.05cm3/g；(b)吸附性能检测：在温度为20℃，相对湿度为70％下，单位质量的海藻酸钠-硅胶复合干燥剂的比表面积和孔体积的饱和吸附量为0.58g/g。
由此通过上述实施例证明制备获得的海藻酸钠-硅胶复合干燥剂相比于硅胶干燥剂的吸附性能有显著的提高，可提升3倍以上，且在吸湿过程中不存在盐溶液溢出的问题。
由此可见，本发明显著提高了硅胶类干燥剂的吸附性能，不仅解决了常规硅胶类干燥剂在中低段相对湿度压力下吸附量不高而无法实现满意的除湿效果，还解决了吸湿性盐改性的复合硅胶在潮湿工况下存在的盐溶液溢出腐蚀换热器的隐患问题。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。在本发明及上述实施例的教导下，本领域技术人员可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种海藻酸钠-硅胶复合干燥剂，其特征在于：
包括海藻酸钠和硅胶颗粒，所述硅胶颗粒分散在海藻酸钠表面和宏孔内部通过分散硅胶颗粒实现水蒸气吸附性能的提升，同时免除添加盐颗粒腐蚀换热器的隐患。
2.根据权利要求1所述的一种海藻酸钠-硅胶复合干燥剂，其特征在于：
所述海藻酸钠和硅胶颗粒的质量比在10:1和5：2之间。
3.应用于权利要求1或2所述海藻酸钠-硅胶复合干燥剂的制备方法，其特征在于，方法包括以下步骤：
(1)将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入去离子水中搅拌直至其完全溶解；
(2)将烘干的硅胶颗粒加入步骤(1)获得的溶液中后继续搅拌，并超声分散均匀；
(3)加入海藻酸钠，继续超声搅拌直至完全溶解，形成均一的褐色浆液；
(4)将上述褐色浆液静置去泡后，通过针头将褐色浆液滴入预先配制好的5wt％的氯化钙溶液中，静置固化一段时间；
(5)去离子水洗涤后烘干干燥，得到海藻酸钠-硅胶复合干燥剂。
4.根据权利要求3所述的一种海藻酸钠-硅胶复合干燥剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，去离子水的质量是聚乙烯吡咯烷酮(PVP)质量的200～300倍。
5.根据权利要求3所述的一种海藻酸钠-硅胶复合干燥剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，海藻酸钠和硅胶颗粒的质量比在10:1和5：2区间。
6.根据权利要求3所述的一种海藻酸钠-硅胶复合干燥剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，静置固化时间为12-24h。
7.根据权利要求3所述的一种海藻酸钠-硅胶复合干燥剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中，烘干温度为60℃～150℃；烘干时间为2h～12h。
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