CN1266741A - 具有优良导热与吸附性能的块状沸石吸附剂 - Google Patents

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Abstract

一种具有优良导热与吸附性能的块状沸石吸附剂,以沸石原粉和水玻璃溶液为原材料,复合吸附剂中沸石所占质量比例为70%～80%,水玻璃的质量比例为20～30%。制备方法为将原料混合搅拌均匀后放入模具中加压,成型后采用分段升温加热的方法进行热处理。本发明制备的复合吸附剂的导热系数高、密度大,最大含水量和脱附与吸附速率均有所提高,从而改善了沸石吸附床的传热,减小吸附器体积,增大吸附质循环量和缩短循环时间。

Description

具有优良导热与吸附性能的块状沸石吸附剂
本发明涉及一种吸附剂材料及其成型技术，尤其涉及一种以沸石为主的具有优良导热和吸附性能的块状复合吸附剂材料及其成型技术，属于化工材料领域。
沸石对水的吸附性能随温度的高低而不同，对沸石进行加热脱附和冷却吸附的循环过程，改变其内吸附质的含量，可达到气体分离或吸附制冷的目的。在循环过程中，沸石除了要有优良的吸附性能外，还要求具有较好的导热性能，以缩短循环周期。但沸石为多孔介质，其固有的导热系数低，因此由沸石颗粒或粉组成的吸附床的导热性能很差。改善吸附床传热传质的一种有效方法是将沸石颗粒或粉与粘接剂合成复合吸附剂。朱冬生，汪立军等“太阳能吸附器中强化热传导性能的实验研究”(太阳能学报，1998，Vol.19，No.2：186-190)研究了聚苯胺/沸石复合吸附剂。国内外对复合吸附剂的制备的研究主要存在两个问题：一是在增强吸附剂导热系数的同时，吸附性能下降；二是原料配备不易或制备工艺较复杂。解决上述问题主要从寻找合适的复合材料及配比关系和探索新的工艺过程两方面着手。
本发明的目的是提供一种以沸石为主的具有优良导热性能和吸附性能的块状复合吸附剂，其原材料来源丰富，价格低廉，制备工艺简易可行，该吸附剂有利于改善吸附床内部的传热传质，减小吸附器体积，增加循环吸附量并缩短循环时间。
为实现这样的目的，本发明制成该复合吸附剂的原材料为NaX沸石原粉和水玻璃溶液，成品中沸石和水玻璃的质量含量分别占70～80％和20～30％。制备工艺过程如下：将一定质量比例的沸石粉和水玻璃溶液混合搅拌均匀后放入模具中加压，模具可按要求制成方形、圆筒形或圆柱形等形状，吸附剂块制作时也可按换热器传热壁面形状成型，以减小吸附床与换热壁面的接触热阻，复合吸附剂块内留有小孔道作为吸附质蒸汽的传质通道。加压方式采用冲击力加压，所加压力为10～20MPa，再将加压成型后的复合吸附剂进行热处理，热处理过程采用分段升温加热的方法，即使复合吸附剂分别处于几个不同的温度环境中一段时间，热处理之后便可得到高强度的块状复合吸附剂产品。
本发明所述的复合吸附剂的最大含水量约为30％，接近于NaX沸石粉的最大含水量(32％)，而比一般颗粒状沸石的(25％)提高了约20％。该复合吸附剂在常温常压下吸附平衡时的导热系数为0.25Wm-1K-1，接近于沸石颗粒堆积床的导热系数(0.08～0.1Wm-1K-1)的三倍，其密度比沸石颗粒的增大了约1/3。此外该复合吸附剂的脱附和吸附速率均比沸石颗粒有所提高。从而使采用沸石吸附床的吸附式制冷机或气体分离装置运行时的吸附质循环量加大和循环时间缩短。对于沸石含量为80％的复合吸附剂块，其最大吸附量略有提高，但强度下降，而当沸石含量为70％时，其最大吸附量将下降约6％。
下面通过实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
复合吸附剂的原材料采用最大含水量为32％的NaX沸石原粉和浓度约为40％的水玻璃溶液，两者的质量(湿重)比为1.7∶1，这样经加压成型及热处理后得到的不含吸附质的块状吸附剂成品中，沸石的质量含量为76％。
将混合搅拌均匀后的沸石粉与水玻璃混合物放入模具中加压，加压方式采用冲击力加压，所加压力为10～20MPa。再将加压成型后的复合吸附剂进行热处理，热处理过程采用分段升温加热的方法，加热时间与各温度段的温度差值有关，使其在60℃、90℃、140℃和200℃的环境中各加热约30分钟，热处理之后便可得到高强度的块状复合吸附剂，其最大含水量为30％，吸附平衡时导热系数为0.23Wm-1K-1。
实施例2
复合吸附剂的原材料采用最大含水量为32％的NaX沸石原粉和浓度约为40％的水玻璃溶液，两者的质量(湿重)比为1.5∶1，这样经加压成型及热处理后得到的不含吸附质的块状吸附剂成品中，沸石的质量含量为74％。
将混合搅拌均匀后的沸石粉与水玻璃混合物放入模具中加压，加压方式采用冲击力加压，所加压力为10-20MPa。再将加压成型后的复合吸附剂进行热处理，热处理过程采用分段升温加热的方法，加热时间与各温度段的温度差值有关，使其在在50℃、80℃、120℃、160℃和200℃的环境中各加热约20分钟，热处理之后便可得到高强度的块状复合吸附剂，其最大含水量为29％，吸附平衡时导热系数为0.25Wm-1K-1。

Claims (3)

1.一种具有优良导热与吸附性能的块状沸石吸附剂，其特征在于以沸石原粉和水玻璃溶液为原材料，复合吸附剂中沸石所占质量比例为70％～80％，水玻璃的质量比例为20～30％。
2.一种具有优良导热与吸附性能的块状沸石吸附剂的制备方法，其特征在于将沸石粉和水玻璃溶液混合搅拌均匀后放入模具中加压，成型后采用分段升温加热的方法进行热处理。
3.一种如权利要求2所说的具有优良导热与吸附性能的块状沸石吸附剂的制备方法，其特征在于加压方式采用冲击力加压，所加压力为10～20Mpa。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1306996C (zh) * 2004-02-03 2007-03-28 中国科学技术大学 一种吸附剂/泡沫铝复合吸附材料及其制备方法
CN1495398B (zh) * 2002-08-15 2010-05-26 三菱化学株式会社 吸附剂、含该吸附剂的蓄热器系统、铁铝磷酸盐及其制法

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