SE506919C2 - Förfarande för behandling av en kontaktkropp för utbyte av värme, fukt eller liknande - Google Patents

Description

l0 15 20 25 30 35 506 19 behandlas med syra, salt eller liknande för att bilda en kiselgel eller silikagel.

För framställning av en gel där avsikten är att skapa en för fuktutbyte lämplig struktur är det väsent- ligt att kontrollerat erhålla såväl önskad medelporstor- lek som porstorleksfördelning. Vid adsorption av fukt, där elementet används för avfuktning av luft, förändras luftens fuktinnehåll vid passagen över en effektiv adsorptionsyta varvid följer att adsorbenten, för att vara effektiv, måste vara effektiv över ett område av fuktisotermen. Skall dessutom utbyteselementet vara effektivt över ett större klimatområde måste gelen ges motsvarande egenskaper. Det innebär att en effektiv gel är beroende av att en kontrollerad porstorleksfördelning finns tillgänglig.

En gel som bildats ur en silikatlösning eller genom omvandling av mer eller mindre intorkat vatten- glas kan ges en förändrad porfördelning genom partikel- tillväxt. Mekanismen är dock sådan att den icke är reversibel. Det innebär att porstorleken hela tiden under en förändringsfas växer- Det i Sin tur innebär att för att erhålla den önskade strukturen pá ett kontrollerat sätt så måste utgàngsgelen ha en mindre medelporstorlek än den önskade.

Det är känt från litteraturen att man med starka syror kan skapa sig möjligheten att erhålla en från början mycket liten partikelstorlek och därmed liten porstorlek. Den utgelning som därvid sker, sker mycket snabbt och det finns småx möjligheter till att kontroll- erat styra gelningsförloppet.

Huvudsyftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förfarande för behandling av en kontakt- kropp av det inledningsvis beskrivna slaget, speciellt ett förfarande för att bilda en silikagel på kontakt- kroppen, vid vilket man kan välja porernas antal och storleksfördelning i den framställda gelstrukturen.

Detta uppnås enligt uppfinningen genom att kroppen efter impregnering med vattenglas i ett första steg Éäë 10 15 20 25 30 35 behandlas med syra för att framställa en gel, åíló 9'19 denna i ett andra steg bringas att mogna i en miljö med förhöjt pH för att erhålla önskad porstruktur hos gelen och att denna i ett tredje steg stabiliseras genom tillsats av kemikalier.

Efter utgelning i syra kan man i en efterföljande mogningsprocess påverka gelen med en partikeltillväxt vars förlopp sker med kontrollerad hastighet L Beroende på syrans art, koncentration och temperatur erhålles typiskt en medelporstorlek på gelen på 15-25 Å vid tillämpning av BET-mätningsmetoden. Med mogning kan sedan medelporstorleken ökas till önskat omrâde, vilket kan ligga inom området 20-40 Å.

Det är känt att man kan åstadkomma önskad medelporstor- lek på annat sätt utan någon mogning, t.ex. genom val av lämplig syra eller sur saltlösning. Även i detta fall sker den grundläggande reaktionen mycket snabbt och därmed svàrkontrollerat. Genom att enligt uppfinningen tillämpa mogningsprincipen kan såväl medelporstorleken som porstorleksfördelningen styras till önskat område på ett kontrollerat sätt.

Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas närmare i samband med utföringsexempel.

Enligt uppfinningen behandlas sålunda kontaktkroppen i tre steg som benämns gelning (gelbildning), mogning och stabilisering.

Det första steget, gelningen, sker genom att kontaktkroppen vars pappersark impregnerats med vatten- glas nedsänkes i ett syrabad, exempelvis fosforsyra eller svavelsyra med en koncentration som minimum motsvarar en ekvivalent omsättning av vattenglaset plus ett lagom överskott så att pH i strukturen alltid befinner sig under 2,0. Behandlingen genomförs lämpligen med viss temperaturhöjning, varvid svagare syror kräver högre temperatur än starkare. Andra exempel på syror som används i det första steget är saltsyra eller salpetersyra, som dock ger sämre effekt än de först nämnda. Vattenglas eller natriumsilikat är ett alkaliskt 506 919 4 10 15 20 25 30 35 ämne med pH¿l1,5 som kan gelas genom tillsats av flertalet organiska eller oorganiska ämnen under pH-sänkning.

Avgörande för att skapa önskad porstruktur är sålunda pH-värdet och för att erhålla önskad porstruktur med mycket liten porstorlek och liten partikelstorlek krävs att man snabbt omsätter vattenglaset vid ett pH företrädesvis mindre än 2,0.

Kiselgelen i det första steget framställs enligt uppfinningen med en liten porstruktur, som vid den fortsatta behandlingen i steg två bringas att öka till önskad storlek, varefter i det tredje steget denna önskade porstruktur stabiliseras, som beskrivs närmare nedan.

I det andra steget, mogningen, tillsättes kemi- kalier vilket tillsammans med styrning av tiden och temperaturen i mogningsbadet påverkar porstrukturen till önskat värde. Genom tillsatserna av kemikalier påverkas pH-värdet så att förhöjt pH-värde upp till högst 10, företrädesvis 7,5 - 9,5, erhålles vilket tillsammans med uppehállstiden i badet och badets temperatur regleras för att ge porstrukturen önskade egenskaper, dvs önskad porstorlek och storleksfördel- ning. De tillsatser som visat sig särskilt lämpliga är sådana som ger en natrium- och kaliumfri, alkalisk miljö, såsom exempelvis ammoniak och ammoniumföreningar i en halt av ca. l-25 g/liter eller högre, dock ger högre värden ingen påtagligt förbättrad effekt. Före behandlingen i steg två kan ske en sköljning av kontakt- kroppen för att få upp pH-värdet vilket minskar kemika- lieåtgången i mogningssteget.

Sedan den önskade porstrukturen erhållits genom de i steget två utförda åtgärderna skall en stabiliser- ing av denna porstruktur ske i det tredje steget.

I detta steg doppas, sköljs och torkas kontaktkroppen under tillförsel av Zn-föreningar, fosfater eller aluminium-föreningar till badet. Vid lämpliga kemikalie- mängder i steg två kan eventuellt sköljningen före steget tre slopas. 10 15 20 25 30 506 919 I det följande visas två exempel på processer enligt uppfinningen.

Exempel 1: Förutsättning: Rotorstruktur med varmluftstorkad vatten- glas.

Gelning i 3 M fosforsyra tid: 45 min. temperatur: 60°C pH: 0,3 sköljning i vatten under 15 minuter (eliminering av reaktionsprodukter och överskottssyra).

Mogning i 0,3 % ammoniumbikarbonatlösning tid: 75 min. temperatur: 80°C pH: 8 Stabilisering med sur Al-jonlösning tid: 40 min. temperatur: 60°C koncentration: 1 M Porvolym efter gelning: 0,203 cc/g efter mogning: 0,428 cc/g Medelporstorlek efter gelning: 23 Å efter mogning: 33 Å Spec. yta enligt BET-metoden efter gelning: 595 m2/g efter mogning: 450m2/g.

Det färdiga rotormaterialet har en adsorptionsförmåga att ta upp vatten enligt: vid 40 % RF 62 % RF 62,5 -"- 95 % RF 93,5 -"- vid en volymvikt torr på 220 kg/m3 och en vellhöjd 37,0 g/liter rotormaterial av 1,8 mm. 506 919 6 Exempel 2: Under samma betingelser som ovan: Gelning i 6 % svavelsyra tid: 30 min. 5 temperatur: rumstemperatur pH: 0,6 Sköljning i vatten.

Mogning i 2,5 % Ammoniumlösning 10 tid: 60 min. temperatur: rumstemperatur pH: 8 Sköljning i vatten.

Stabilisering med aluminiumjonlösning 15 tid: 30 min. temperatur: 40°C koncentration: 0,1 M.

Porvolym efter mogning: 0,400 cc/g 20 Medelporstorlek efter mogning: 29 A Spec. yta enligt BET-metoden efter mogning: 649 m2/g Rotormaterialets adsorptionsförmåga att ta upp vatten vid 62 % RF är 82,8 g/liter rotormaterial.

Claims (8)

506 919 P A T E N T K R A V

1. Förfarande för behandling av en kontaktkropp för utbyte av värme, fukt eller liknande för att fram- ställa en kiselgel med absorberande egenskaper, k ä n n e t e c k n a t av att kroppen efter impreg- nering med vattenglas i ett första steg behandlas med syra för att framställa en gel, i ett andra steg bringas att mogna i en miljö med förhöjt pH för att erhålla önskad porstruktur hos kiselgelen som sorbent samt i ett tredje steg stabiliseras genom tillsats av kemikalier.

2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k- n a t av att behandlingen med syra sker medelst fos- forsyra, svavelsyra, saltsyra eller salpetersyra eventuellt under temperaturhöjning.

3. Förfarande enligt kravet l eller 2, k ä n n e- t e c k n a t av att mogningen sker i en natrium- och kaliumfri, alkalisk miljö, exempelvis i ammoniak och/eller ammoniumföreningar och att tiden, temperaturen och pH-värdet regleras för påverkan av porstrukturen i kroppen.

4. Förfarande enligt något av patentkraven l till 3, k ä n n e t e c k n a t av att stabiliseringen sker genom doppning av kroppen i en kemikalielösning innehållande zinkföreningar, aluminiumföreningar, fosfat- föreningar eller liknande följt av torkning av kroppen.

5. Förfarande enligt patentkravet 4, k ä n n e- t e c k n a t' av att kroppen sköljs mellan doppning och torkning. 506 919 _

6. Förfarande enligt något av patentkraven l till 5, k ä n n e t e c k n a t av att behandlingen med syra sker med en koncentration som motsvarar en ekvivalent omsättning av vattenglaset och sådant överskott, att pH i strukturen alltid befinner sig under 2,0.

7. Förfarande enligt något av patentkraven l till 6, k ä n n e t e c k n a t av att mogningen sker genom tillsats av kemikalier så att ett förhöjt pH-värde upp till högst 10, företrädesvis 7,5 - 9,5 erhålles.

8. Förfarande enligt något av patentkraven 3 till 7, k ä n n e t e c k n a t av att mogningen sker genom tillsats av amm0niak 0Ch/eller ammoniumföreningar i en halt av 1-25 g/liter bad.