CN112058035A - 一种除湿剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种除湿剂及其制备方法，属于除湿剂技术领域。本发明的除湿剂，按重量百分比计，包括如下组分：生物质活性炭40‑60％、吸湿性盐20‑30％、丙烯酰胺10‑15％、丙烯酸5‑10％、交联剂1‑2％、引发剂1‑5％和添加剂1‑2％；其中，所述的生物质活性炭通过将生物质原料与50‑80％磷酸溶液混合，在400‑600℃煅烧得到。本发明的除湿剂能够高效吸附水汽，且不会造成二次污染。

Description

一种除湿剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种除湿剂及其制备方法，属于除湿剂技术领域。
背景技术
除湿剂是使用具有除湿性能的固体或液体材料与空气直接接触，实现空气的除湿。除湿剂分为两种，一种为非潮解除湿剂，包括硅胶、分子筛等，另一种为潮解除湿剂，如吸湿性盐，包括氯化钙、氯化锂。非潮解除湿剂，其吸湿机理为物理吸附，由于其具有大的比表面且含有大量的微孔的毛细吸附作用产生对水分的吸附。而潮解除湿剂主要机理是化学吸收，通过一系列化学反应对水分进行吸收。目前常用的除湿剂有氯化锂、硅胶、分子筛、氯化钙等。虽然有一定的吸湿效果，但其吸收大量水后易破裂产生液体，不便于使用。
吸水树脂是一种新型功能高分子材料，它具有吸收比自身重几百到几千倍水的高吸水功能，并且保水性能优良，一旦吸水膨胀成为水凝胶时，即使加压也很难把水分离出来。但是吸水树脂价格较高，采用吸水树脂制备的家用空气除湿剂性价比较低。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种除湿剂。本发明的除湿剂能够高效吸附水汽，且不会造成二次污染。
本发明的第一个目的是提供一种除湿剂，按重量百分比计，包括如下组分：生物质活性炭40-60％、吸湿性盐20-30％、丙烯酰胺10-15％、丙烯酸5-10％、交联剂1-2％、引发剂1-5％和添加剂1-2％；其中，所述的生物质活性炭通过将生物质原料与50-80％磷酸溶液混合，在400-600℃煅烧得到。
进一步地，所述的吸湿性盐为氯化钙或氯化锂。
进一步地，所述的生物质原料为稻壳、小麦秸秆、甘蔗渣、玉米秸秆、棉花秸秆、油菜秸秆、大豆秸秆中的一种或几种。
进一步地，所述的交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺或多缩乙二醇二丙烯酸酯。
进一步地，所述的引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。
进一步地，所述的添加剂为消臭剂、防腐剂、抗菌剂中的一种或多种。
本发明的第二个目的是提供所述的除湿剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、将生物质原料与50-80％磷酸溶液混合，混合液在400-600℃煅烧1-2h，清洗干燥得到生物质活性炭；
S2、将生物质活性炭、吸湿性盐、丙烯酰胺和丙烯酸溶于水中得到混合溶液，依次将交联剂和引发剂加入到混合溶液中，在惰性气体存在下，在40-70℃反应1-8h，得到复合凝胶；
S3、将复合凝胶进行重复的冷冻、解冻，烘干得到所述的除湿剂。
进一步地，所述的磷酸溶液与生物质原料的质量比为4:1～6:1。
进一步地，所述的冷冻是在-20～-10℃冷冻10-15h，所述的解冻是在10-20℃解冻5-10h，重复2-4次。
进一步地，所述的烘干是在60-80℃进行烘干。
在本发明中，采用磷酸在高温下制备生物质活性炭，保留生物质原料中的大部分炭和硅类物质，制备得到的活性炭的碳骨架中保留了硅分子，一方面提高了碳骨架的长效支撑能力，另一方面丰富的硅分子能够提高活性炭孔隙内部与吸水树脂的键合能力，进而提高吸附稳定性；
本发明的生物质活性炭的结构稳定，不会因为吸水之后导致孔隙塌陷，进而影响吸附效率；且本发明的生物质活性炭具有微介孔结构，比表面积大，吸附效率高。
本发明的有益效果：
本发明的除湿剂能够高效吸附水汽，且不会造成二次污染。
附图说明
图1为稻壳活性炭吸附/解吸曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例1：
一种除湿剂的制备方法包括如下步骤：
S1、将稻壳粉碎至80目，与60％磷酸溶液按照浸渍比5:1(即磷酸溶液和生物质原料的质量比)混合，混合液在煅烧炉中在500℃煅烧1h，60℃水洗，烘干，得到稻壳活性炭；
S2、按重量百分比计，将50％稻壳活性炭、25％氯化钙、12％丙烯酰胺、8％丙烯酸和1％消臭剂和1％防腐剂溶于水中得到混合溶液，依次将1％N,N’-亚甲基双丙烯酰胺和2％过硫酸铵加入到混合溶液中，在惰性气体存在下，在50℃反应4h，得到复合凝胶；
S3、将复合凝胶在-20℃冷冻12h，在20℃解冻8h，重复3次，再在70℃烘干得到除湿剂。
采用比表面积和孔径分析仪检测S1步骤制备的稻壳活性炭的比表面积和孔容，比表面积为1823m2/g，孔容为1.82mL/g，从吸附脱附曲线可看出活性炭的吸附能力在P/P0非常低时就开始急剧升高，说明此材料的微孔占比很大，而且曲线中出现滞后环，说明此材料存在介孔结构。
实施例2：
一种除湿剂的制备方法包括如下步骤：
S1、将小麦秸秆粉碎至80目，与50％磷酸溶液按照浸渍比6:1(即磷酸溶液和生物质原料的质量比)混合，混合液在煅烧炉中在400℃煅烧2h，70℃水洗，烘干，得到小麦秸秆活性炭；
S2、按重量百分比计，将40％小麦秸秆活性炭、30％氯化钙、15％丙烯酰胺、10％丙烯酸和1％消臭剂和1％防腐剂溶于水中得到混合溶液，依次将1％N,N’-亚甲基双丙烯酰胺和2％过硫酸铵加入到混合溶液中，在惰性气体存在下，在50℃反应4h，得到复合凝胶；
S3、将复合凝胶在-20℃冷冻12h，在20℃解冻8h，重复3次，再在60℃烘干得到除湿剂。
实施例3：
一种除湿剂的制备方法包括如下步骤：
S1、将小麦秸秆粉碎至80目，与80％磷酸溶液按照浸渍比4:1(即磷酸溶液和生物质原料的质量比)混合，混合液在煅烧炉中在600℃煅烧1h，80℃水洗，烘干，得到小麦秸秆活性炭；
S2、按重量百分比计，将60％小麦秸秆活性炭、20％氯化钙、10％丙烯酰胺、5％丙烯酸和1％消臭剂和1％防腐剂溶于水中得到混合溶液，依次将1％N,N’-亚甲基双丙烯酰胺和2％过硫酸铵加入到混合溶液中，在惰性气体存在下，在50℃反应4h，得到复合凝胶；
S3、将复合凝胶在-20℃冷冻12h，在20℃解冻8h，重复3次，再在60℃烘干得到除湿剂。
对比例1：
S1、将稻壳粉碎至80目，将稻壳粉末浸入含有40％ZnCl2的ZnCl2溶液中18小时，然后将该浆料在煅烧炉中在500℃煅烧1h，产物依次用0.5mol HCl，60℃水洗以除去残余的ZnCl2和矿物质，烘干，得到稻壳活性炭；
S2、按重量百分比计，将50％稻壳活性炭、25％氯化钙、12％丙烯酰胺、8％丙烯酸和1％消臭剂和1％防腐剂溶于水中得到混合溶液，依次将1％N,N’-亚甲基双丙烯酰胺和2％过硫酸铵加入到混合溶液中，在惰性气体存在下，在50℃反应4h，得到复合凝胶；
S3、将复合凝胶在-20℃冷冻12h，在20℃解冻8h，重复3次，再在60℃烘干得到除湿剂。
吸湿性能测试：
测试环境(温度25℃，相对湿度RH＝95％)，分别称取相同重量的实施例1-3和对比例1的除湿剂，每隔20min称量一次除湿剂质量mi，吸附量的计算如式(1)，吸湿速率的计算如式(2)：
Yw＝(mi-m1)/m1 式(1)
Vi＝(Yi-Yi-1)/△t 式(2)
结果如表1所示：
表1
Figure BDA0002689666130000061
根据表1的结果可知，本发明的除湿剂与对比例的除湿剂相比，初始吸湿速率相近，但是在一段时间后本发明的除湿剂吸附速率下降较少，而对比例的吸湿速率大幅下降，120min左右，本发明的除湿剂吸湿容量能够达到450wt％，而对比例中的除湿剂由于吸湿后会造成孔坍塌的情况，孔的尺寸、数量下降，在处理后期，吸湿速率快速降低，120min左右，吸湿容量只能够达到280wt％。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种除湿剂，其特征在于，按重量百分比计，包括如下组分：生物质活性炭40-60％、吸湿性盐20-30％、丙烯酰胺10-15％、丙烯酸5-10％、交联剂1-2％、引发剂1-5％和添加剂1-2％；其中，所述的生物质活性炭通过将生物质原料与50-80％磷酸溶液混合，在400-600℃煅烧得到。
2.根据权利要求1所述的除湿剂，其特征在于，所述的吸湿性盐为氯化钙或氯化锂。
3.根据权利要求1所述的除湿剂，其特征在于，所述的生物质原料为稻壳、小麦秸秆、甘蔗渣、玉米秸秆、棉花秸秆、油菜秸秆、大豆秸秆中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的除湿剂，其特征在于，所述的交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺或多缩乙二醇二丙烯酸酯。
5.根据权利要求1所述的除湿剂，其特征在于，所述的引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。
6.根据权利要求1所述的除湿剂，其特征在于，所述的添加剂为消臭剂、防腐剂、抗菌剂中的一种或多种。
7.一种权利要求1-6任一项所述的除湿剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将生物质原料与50-80％磷酸溶液混合，混合液在400-600℃煅烧1-2h，清洗干燥得到生物质活性炭；
S2、将生物质活性炭、吸湿性盐、丙烯酰胺和丙烯酸溶于水中得到混合溶液，依次将交联剂和引发剂加入到混合溶液中，在惰性气体存在下，在40-70℃反应1-8h，得到复合凝胶；
S3、将复合凝胶进行重复的冷冻、解冻，烘干得到所述的除湿剂。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的磷酸溶液与生物质原料的质量比为4:1～6:1。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的冷冻是在-20～-10℃冷冻10-15h，所述的解冻是在10-20℃解冻5-10h，重复2-4次。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的烘干是在60-80℃进行烘干。
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