CN1571698A - 干燥剂,获得干燥剂的方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

一种干燥剂，该干燥剂包括一种由自由纤维与至少一种碱金属或碱土金属卤化物构成的混合物，任选地含有至少一种和与碱金属或碱土金属卤化物本质不同的钙化合物。制备这种干燥剂的方法，根据该方法，将自由纤维与至少一种碱金属或碱土金属卤化物混合，需要时，与至少一种钙化合物混合，条件是要有足够量的水可以得到能挤出干燥剂，然后将该可以挤出的干燥剂挤出，并将该被挤出的干燥剂干燥。这种干燥剂特别用于脱水作用和湿度控制。

Description

干燥剂，获得干燥剂的方法及其应用
本发明涉及以一种或多种碱金属或碱土金属卤化物为基础的干燥剂，具体地说是以氯化钙为基础的干燥剂，比干燥剂特别是用于吸收水蒸汽。
作为干燥剂，已经公知的有碱金属或碱土金属卤化物，例如氯化锂和氯化钙。然而，它们对水的吸收能力是有限的，特别是氯化钙对水的吸收能力是有限的。因为，通常所用的氯化钙为二水合形式(CaCl2.2H2O)，该氯化钙吸水后变成被溶解在其结晶水中的CaCl2.6H2O，从而产生溶液。这种溶液通常流到一个位于固体CaCl2.2H2O储罐下面的容器中。因此，氯化钙只有在放置的所有干燥剂全部溶解前才起作用，此后，将容器中回收的溶液清除。
为了解决这个问题，已经提出将多孔物质与卤化物混合。例如，在法国专利FR845760中，将氯化钙与硅藻土、木炭或少量氧化镁混合，以便获得比纯氯化钙更有效的产品。在国际专利申请WO99/12641中，用吸湿氯化物浸透例如硅石的多孔载体，所述载体最好为球形颗粒状，这种形状的机械强度较高。
本发明旨在提供一种针对上述渗水问题的可替代的方案，提出一种新干燥剂，该干燥剂既可以有高的吸水能力，同时还将水或收集的水分留在干燥剂中。
为此，本发明涉及一种干燥剂，该干燥剂包括一种由自由纤维与至少一种碱金属或碱土金属的卤化物构成的混合物。
本发明其中一个主要特征在于，将卤化物与自由纤维混合的目的是为了形成干燥剂。其任务是提高卤化物的吸水能力，也就是说能够比纯卤化物吸收更多的水。我们不需要结合理论说明，本发明人认为由于吸收的水被储存在干燥剂(如果水没有渗出)中，从而在氯化钙的情况下使得一开始就能够吸水，一直到形成CaCl2·6H2O，而在此之后，如上所述的其溶液也能吸水，即一直吸收到该溶液与周围环境中的蒸汽压力达到热力平衡为止。
本发明的干燥剂的另一个好处在于它们具有非常独特的特性，通过简单的低温加热(例如100-180℃，最好是120-150℃)就很容易再生。这些温度通常与所用纤维物理特性有关。
还有另一个好处在于干燥剂床不会风化，仍保持着通风的结构，这样可以使干燥剂床保证在需要减湿的环境和干燥剂之间有比较大的接触面积，并可以使要脱水的空气被迫流过干燥剂床。
所谓“干燥”意指“吸收液体的能力，特别是吸收大气环境中存在的水蒸汽的能力”。所涉及的液体可以在很大范围内变化。例如可以是动物的尿液或局部冷凝液。
所谓“纤维”意指由线构成的细长的各种丝状物质，其长和宽的比最好至少为10，特别是至少为100。所谓“自由”意指在干燥剂成型期间这些纤维之间互不粘结。
本发明中所用的自由纤维可以源自植物、矿物或合成物。在植物纤维中，例如可以列举有切碎的稻草纤维、谷皮纤维、棉纱或亚麻纤维、取自陈旧织物的纤维或碎木屑纤维，即纤维素纤维。纤维素纤维可以任选地含有分离陈旧纸或纸板纤维时再循环过程中收集到的纤维素纤维。另外，它们可以唯一地由从分离陈旧纸或纸板纤维时再循环过程中收集到的纤维素构成。在矿物纤维中，例如可以列举有玻璃棉或石棉。在合成纤维中，可以列举有聚合物纤维，例如聚丙烯或聚乙烯。
本发明的干燥剂中的自由纤维的量应当足以能够将卤化物吸收的至少一部分水保存到该干燥剂中。因此，这个量取决于自由纤维的性能和尺寸，取决于卤化物的性能以及所希望的吸收能力。自由纤维的量通常大于或等于5重量％，例如大于或等于10重量％，更常用的是所述量大于或等于15重量％。这个量通常低于或等于95重量％，特别是低于或等于90重量％，但推荐这个量低于或等于50重量％。
本发明所用的自由纤维的比面积根据标准NFX11-621(1975)用名为《aireBET》的方法测量，该比面积大于或等于1m2/g，特别是大于或等于5m2/g，最常用的是大于或等于10m2/g的值。自由纤维的比面积通常小于200m2/g，更具体地说小于或等于100m2/g，但推荐值小于或等于50m2/g。
本发明所用的卤化物例如可以选自氟化物、氯化物和溴化物。其中氯化物是优选的。通常碱金属或碱土金属选自锂、钠、钾、镁和钙。其中钙和锂是优选的。最合适的碱金属或碱土金属卤化物是氯化钙和氯化锂。氯化钙是很特别优选的。
在本发明干燥剂中的碱金属或碱土金属卤化物的总量取决于卤化物的性能、取决于自由纤维的性能和尺寸，以及所希望的吸收能力。所述总量通常大于或等于4重量％，特别是大于或等于6重量％，最常用的是所述总量大于或等于7重量％。所述总量通常低于或等于95重量％，最好是低于或等于90重量％，所述总量低于或等于50重量％时结果最好。在某些情况下，所述总量低于或等于13重量％时结果特佳，例如所述总量低于或等于10重量％。
在本发明的一个优选实施方式中，干燥剂还含有至少一种与碱金属或碱土金属卤化物本质不同的钙化合物。这里用“钙化合物”表示基本不溶于水的钙化合物。优选所用的钙化合物相对于水基本上呈惰性。在大多数情况下，碳酸钙、硫酸钙和氢氧化钙是较好的钙化合物。碳酸钙和硫酸钙是优选的，特别是碳酸钙。碾碎的石灰石最合适。这里的“本质不同”指的是含有不到10重量％(最好小于5重量％)的碱金属或碱土金属卤化物。
钙化合物也可以是氨水苏打厂的母液蒸馏出的固体残渣。这种残渣可以按照多少有些浓缩的悬浮形式被使用。该浓度可以是10-90％质量的干燥材料。浓度为50-70％的干燥材料更好，65％的浓度最好。此处用“氨水苏打厂的母液蒸馏出的固体残渣”指的是用制氨的方法将来自制备碳酸钠的母液蒸馏塔的水悬浮物中分离出的固体残渣。这些水悬浮物的构成的例子在Te-pang Hou的文章《Manufacture of soda》中作了介绍，该书由Hafner Publishing Company出版，第二版，1969，第237页。
这种固体残渣的主要成分包括碳酸钙、硫酸钙和氢氧化钙。除了这些成份外，还包括一些杂质，这些杂质为镁化合物、氧化铁、氧化铝、硅石、氯化钠和氯化钙。这些不同成分的含量取决于用制氨方法制备碳酸钠时所用的前几种材料的来源，以及该方法的操作参数。
比较适用于本发明优选实施方式的固体残渣含有至少25％(优选至少40％)重量碳酸钙，至少0％(优选至少1％)重量氢氧化钙和至少0％(优选至少1％)重量的硫酸钙。优选地，在这三种成分中固体残渣的最大重量含量分别为：在碳酸钙的情况下不超过99％(优选80％)，在氢氧化钙的情况下不超过25％(优选15％)，在硫酸钙的情况下不超过50％(优选35％)。特别推荐的固体残渣含有45-70％(有利地50-60％)重量的碳酸钠钙，5-15％(有利地5-8％)重量的氢氧化钙，15-35％(有利地20-30％)重量的硫酸钙，任意地，含有最多10％(通常为1-10％)重量的杂质(硅石+CaCl2+NaCl)。如果需要，可以对工业固体残渣进行富集法处理，以便得到最佳含量。
根据本发明优选实施方式的干燥剂中的钙化合物的总量通常高于0重量％，特别是高于或等于10重量％，总量高于或等于20重量％是很常用的。但所述总量通常低于或等于90重量％，特别是低于或等于80重量％，所述总量低于或等于75重量％可以得到很好的结果。
根据本发明的这种优选实施方式，干燥剂具有很好的吸水能力，没有将溶液盐析到干燥剂外，而且没有风化。这种干燥剂对于环境空气的脱水特别合适。此外，这种干燥剂构成使工业废料增值的手段，这样的好处是既经济又有利于环境。
本发明干燥剂的表观比重通常根据标准NF T73405(1975)进行测量，比重大于或等于0.2kg/l，特别是大于或等于0.3kg/l，推荐值大于或等于0.35kg/l。表观比重最通常小于或等于0.6kg/l，特别是小于或等于0.5kg/l，小于或等于0.45kg/l的值最佳。
用任何合适的公知方法都可以得到本发明的干燥剂。例如可以通过简单地无水混合这些成分就能制备这种干燥剂。在一个优选的实施方案中，可以将自由纤维与碱金属或碱土金属卤化物混合，需要时，与和碱金属或碱土金属卤化物本质不同的钙化合物混合，条件是要有足够量的水可以得到可以挤出的干燥剂，然后将该可以挤出的干燥剂挤出，以便得到被挤出的干燥剂，并将该被挤出的干燥剂干燥。
除此之外，本发明还涉及一种制备本发明的干燥剂的方法，根据该方法，将自由纤维与至少一种碱金属或碱土金属卤化物混合，需要时，与和与碱金属或碱土金属卤化物本质不同的至少一种钙化合物混合，条件是要有足够量的水可以得到挤出干燥剂，然后将该可以挤出的干燥剂挤压，以便得到被挤出的干燥剂，并将该被挤出的干燥剂干燥。
根据本发明的方法，可以用任何合适的混合器进行混合，例如非连续行星式混合器或连续带式混合器或犁盘式混合器(mélangeur àsocs de charrue)。混合物中的水量通常大于或等于10重量％，特别是大于或等于30重量％。水量更通常小于或等于60重量％，特别是小于或等于45重量％。
根据本发明的方法，通常在环境温度下进行挤出。用于造粒的连续式挤出机特别适用于这种成型。通常，颗粒在挤出机的出口自然成型。如果颗粒没有自然破碎，则通过使用对着挤出模的刀片就可以将这些颗粒分散。这些颗粒的平均直径通常大于或等于0.5mm，特别是大于或等于2mm。这些颗粒的平均直径通常小于或等于20mm，特别是小于或等于10mm。
根据本发明的方法，在需要的情况下，干燥就是对挤出的颗粒形干燥剂进行加热，从而消除存在的至少一部分水。这可以在一个带式干燥器中完成。干燥温度通常为100-250℃，最好为120-180℃。干燥结束以后，干燥剂的含水量通常低于10重量％，最好是低于5重量％。
在干燥以后，可以稍微将颗粒分散并破碎。这样做的目的是为了让干燥期间产生的应力释放，而且开放干燥剂的多孔结构。
本发明的干燥剂在工业应用和家用中没有区别。在工业中，干燥剂主要可以用来控制房间或车间内的湿度，或用来护送大量货物，从而完全防止运输过程中受潮，或者可以用来确保测量仪器中使用的空气完全或部分脱水。
该干燥剂可以用在需要干燥的密闭房间或空间中。可以将需要干燥的空气强迫通过该干燥剂，这样，通过使用可以确保被控的空气流通过干燥剂床的装置就可以实现受控干燥。这种特性可以用在空调作业线中。可以将该干燥剂撒到受到湿气沿毛细管上升的墙角下。由于干燥剂离墙很近，根据其作用，就可以避免湿气上升。
本发明的干燥剂也可以用在农业领域。在该领域，除了具有其他应用中所述的干燥性能以外，可以将干燥剂用作吸附剂，以便净化动物饲养场。具体地说，一个比较理想的应用就是将干燥剂添加到垫草或垫土中，以便抽吸来自尿液、冷凝液以及粪便的水分，吸收的水分就一直保留在其中。这种使用可以防止被水相传递的病菌繁殖。
除此之外，本发明还涉及本发明干燥剂的应用，用于使潮湿地方脱水，控制迫流空气流中的水分或某一房间或大楼的空调作业线中的水分，防止湿气在毛细作用下沿大楼或私有住宅的墙上升，对运输集装箱进行脱水，对厨柜进行脱水，控制包装中的湿度，消除工业区、农业区或私人区域的冷凝，或在农业领域用作垫土式垫草的干燥剂。
在下面描述的试验中，作为钙化合物，使用了来自制氨方法制备碳酸钠时蒸馏母液得到的浆状物，该浆状物的成分示于下面的表1中.在下面的例子中，％表示根据干燥剂成品计算出的质量百分比。
 表1
 成分   重量含量(干燥材料的％)
 CaCO3   60±20％
 Ca(OH)2   0-15％
 CaSO4   40±20％
 CaCl2   0-5％
 NaCl   0-5％
 硅石   0-10％
 水   330g/kg沉淀物
实施例1
用符合上面规定的钙化合物，干燥剂用下面的材料制得：
—69％的钙化合物；
—23％的来自再循环纸浆的纤维(比面积＝13m2/g)；
—8％的CaCl2；
—干燥剂的理论吸水量：根据下面的条件在受控气氛下为75％：
—温度：23℃；
—相对湿度：90％；
—在与环境气氛热力平衡的水溶液中的CaCl2的最大浓度：120g/kg溶液；
—10g样品置于开式坩埚内，
获得下面一些性能：
—在168小时以后达到平衡时吸水的％：73％；
—没有检测到从干燥剂中的渗出；
—在干燥剂中的溶液内的CaCl2浓度：120g/kg。
实施例2
用符合上面规定的钙化合物，干燥剂用下面的材料制得：
—68％的钙化合物；
—23％的来自再循环纸浆的纤维(比面积＝13m2/g)；
—9％的CaCl2；
—干燥剂的理论吸水量：根据下面的条件在受控气氛下为74％：
—温度：23℃；
—相对湿度：90％；
—在与环境气氛热力平衡的水溶液中的CaCl2的最大浓度：120g/kg溶液；
—10g样品置于开式坩埚内，
获得下面一些性能：
—在197小时以后达到平衡时吸水的％：78％；
—192小时以后吸收剂的可检出渗水是平衡吸收水的％：77％；
—试验结束时，在干燥剂中的溶液内的CaCl2浓度：120g/kg。
实施例3
用符合上面规定的钙化合物，干燥剂用下面的材料制得：
—60％的钙化合物；
—20％的来自再循环纸浆的纤维(比面积＝13m2/g)；
—20％的CaCl2；
—干燥剂的理论吸水量：根据下面的条件在受控气氛下为58％：
—温度：23℃；
—相对湿度：90％；
—在与环境气氛热力平衡的水溶液中的CaCl2的最大浓度：120g/kg溶液；
—10g样品置于开式坩埚内，
获得下面一些性能：
—在6小时以后达到平衡时吸水的％：46％；
—168小时以后吸收剂的可检出渗水是平衡吸收水的％：208％
—试验结束时，在干燥剂中的溶液内的CaCl2浓度：120g/kg。

Claims (10)

1.一种干燥剂，该干燥剂包括由自由纤维与至少一种碱金属或碱土金属卤化物构成的混合物。
2.根据权利要求1的干燥剂，其中所述的碱金属或碱土金属卤化物是氯化钙。
3.根据权利要求1或2的干燥剂，其中所述的碱金属或碱土金属卤化物总量大于或等于4重量％，且低于或等于50重量％。
4.根据权利要求1-3之一的干燥剂，其中所述自由纤维由从分离陈旧纸或纸板纤维时再循环过程中收集到的纤维素构成。
5.根据权利要求1-4之一的干燥剂，其中所述自由纤维的含量大于或等于5重量％，且小于或等于94重量％。
6.根据权利要求1-5之一的干燥剂，该干燥剂还含有至少一种与碱金属或碱土金属卤化物本质不同的钙化合物。
7.根据权利要求6的干燥剂，其中所述钙化合物选自碾碎的石灰石和制氨过程中蒸馏苏打残余物母液时的固体残渣。
8.根据权利要求6或7的干燥剂，其中钙化合物的总含量大于0重量％，且小于或等于90重量％。
9.一种制备权利要求1-8之一的干燥剂的方法，根据该方法，将自由纤维与至少一种碱金属或碱土金属卤化物混合，需要时，与和与碱金属或碱土金属卤化物本质不同的至少一种钙化合物混合，条件是要有足够量的水可以得到能挤出干燥剂，然后将该可以挤出的干燥剂挤出，以便得到被挤出的干燥剂，并将该被挤出的干燥剂干燥。
10.根据权利要求1-8之一的干燥剂的应用，所述干燥剂用于使潮湿地方脱水，控制迫流空气流中的水分或某一房间或大楼的空调作业线中的水分，防止湿气在毛细作用下沿大楼或私有住宅的墙上升，对运输集装箱进行脱水，对厨柜进行脱水，控制包装中的湿度，消除工业区、农业区或私人区域的冷凝，或在农业领域用作对垫土或垫草的干燥剂。
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