对于目前吸附剂吸湿性能的评价

对于目前吸附剂吸湿性能的评价

专业：建筑环境与设备工程学号：20100110070214

姓名：王旭指导老师：杨玉匣

摘要

本文是对目前吸附剂吸湿性能的评价。

关键词：吸附剂；吸湿；干燥；性能

前言

吸附剂是能有效地从气体或液体中吸附其中某些成分的固体物质。它所具有的一般特点便是大的比表面、适宜的孔结构及表面结构；对吸附质有强烈的吸附能力；一般不与吸附质和介质发生化学反应；制造方便，容易再生；有良好的机械强度等。

目前，常用的吸附剂有以碳质为原料的各种活性炭吸附剂和金属、非金属氧化物类吸附剂（如硅胶、氧化铝、分子筛、天然黏土等）。而工业上常用的吸附剂主要有硅胶，活性氧化铝，活性炭，分子筛等，除此之外还有一些针对某种组分选择性吸附而研制的吸附材料。

在这里我们主要谈论的是评价目前吸附剂的吸湿性能。我们应该知道吸湿性能便是吸水或水蒸气性能，所以我们把具有吸水或水蒸气性能的吸附剂称为干燥剂。按吸附方式及反应产物不同为分物理吸附干燥剂和化学吸附干燥剂。物理吸附的干燥剂有硅胶、氧化铝凝胶、分子筛、活性炭、骨炭、木炭、矿物干燥剂，或活性白土等，它的干燥原理就是通过物理方式将水分子吸附在自身的结构中。而化学吸附的常用干燥剂有生石灰干燥剂、氯化镁、氯化钙、碱石灰或五氧化二磷、硅酸等，它们是通过化学方式吸收水分子并改变其化学结构，变成另外一种物质。本文便按吸附方式及反应产物不同来分类讨论各种吸附剂吸湿性能。

1.物理吸附干燥剂的吸湿性能

1.1硅胶

硅胶是传统的吸附除湿剂，它是硅酸的胶体溶液通过受控脱水凝结后形成的吸附剂颗粒，其化学分子式为mSiO2·nH2O。因而广泛用于仪器、仪表、设备器械、皮革、箱包、鞋类、纺织品、食品、药品等的贮存和运输中控制环境的相对湿度，防止物品受潮，霉变和锈蚀。优点是比表面积大表面性能优异，在较宽的相对湿度范围内对水蒸气有较好的吸附特性。而缺点是如果暴露在水滴中会很快裂解成粉末，失去除湿性能。

根据制备方法和控制条件不同，可得到两种类型的硅胶，即细孔硅胶和粗孔硅胶。细孔硅胶外观呈白色、半透明状玻璃体。主要用于干燥、防潮，可用作催化剂载体以及有机化合物的脱水精制。因其有堆积密度高和低湿度下吸湿效果明显的特点。可用作空气净化剂，去除空气中的水分以控制空气湿度。在海运中也有广泛的应用，也可作为两层平行密封玻璃板之间的除湿，可保持玻璃的透明度。而粗孔硅胶外观呈白色，有块状、球形、微球形三类。相对湿度较高环境下吸湿效果更显著。常用做脱水剂和干燥剂、催化剂载体，同时能除去变压器绝缘油中的有机酸和水。另外因其孔径较大，还是硅胶深加工的原料。

与此同时，用作干燥的除粗孔硅胶和细孔硅胶，还有蓝色硅胶和无钴变色硅胶。蓝色硅胶是一种具有高度细孔结构。蓝色，半透明，经吸湿其颜色由蓝色变成浅红色，可与一般细孔球形硅胶混合使用做指示剂，以指示干燥剂吸水饱合程度，主要用于干燥吸湿。而钴变色硅胶干燥剂外观为桔黄色或半透明玻璃状颗粒，具有很强的吸湿能力并在吸湿过程中其外观颜色会随着吸湿量的增加而产生明显的颜色变化。无钴变色硅胶干燥剂既可以单独使用又可以与细孔硅胶配合使用（所占比例为5%或更高）。当未受潮时呈橘黄色，吸潮后逐渐变成浅绿色，继续吸潮变成墨绿色时，则需要更换新的硅胶或再生使用。无钴变色硅胶干燥剂为不含氯化钴环保型，是蓝色硅胶的替代品。

1.2分子筛

分子筛干燥剂，它是一种人工合成且对水分子有较强吸附性的干燥剂产品，结晶型铝硅酸盐化合物，其晶体结构中有规整而均匀的孔道，孔径为分子大小的数量级，它只允许直径比孔径小的分子进入，因此能将混合物中的分子按大小加以筛分，故称分子筛。其孔径大小可通过加工工艺的不同来控制，除了吸附水气，它还可以吸附其它气体。在230℃以上的高温情况下，仍能很好的容纳水分子。它的特点便是在超低湿度条件下，仍然能够大量地吸收环境中的水蒸气，有效地控制环境湿度，并且吸湿速度极快，在极短的时间内吸收大量水蒸汽。

分子筛有天然沸石和合成沸石两种。①天然沸石大部分由火山凝灰岩和凝灰质沉积岩在海相或湖相环境中发生反应而形成。目前已发现有1000多种沸石矿，较为重要的有35种，常见的有斜发沸石、丝光沸石、毛沸石和菱沸石等。主要分布于美、日、法等国，中国也发现有大量丝光沸石和斜发沸石矿床，日本是天然沸石开采量最大的国家。②因天然沸石受资源限制，从20世纪50年代开始，大量采用合成沸石。

正是根据以上情况，所以它被广泛应用于多种气体和液体的深度干燥。利用沸石分子筛还可同时除去水分和其他杂质。而沸石分子筛价格较高，强度较差，不能用于强无机酸和碱的干燥，若干燥中等酸需耐酸类型的分子筛。

1.3活性氧化铝

活性氧化铝具有几种晶体，用作吸附剂主要是γ型氧化铝。型氧化铝是氢氧化铝在140-150℃的低温环境下脱水制得，工业上也叫活性氧化铝、铝胶．其结构中氧离子近似为立方面心紧密堆积，Al3+不规则地分布在由氧离子围成的八面体和四面体空隙之中．γ型氧化铝不溶于水，能溶于强酸或强碱溶液，将它加热至1200℃就全部转化为α型氧化铝．γ型氧化铝是一种多孔性物质，每克的内表面积高达数百平方米，活性高吸附能力强．工业品常为无色或微带粉红的圆柱型颗粒，耐压性好．在石油炼制和石油化工中是常用的吸附剂、催化剂和催化剂载体；在工业上是变压器油、透平油的脱酸剂，还用于色层分析；在实验室是中性强干燥剂，其干燥能力不亚于五氧化二磷，使用后在175℃以下加热6-8h 还能再生重复使用。与硅胶相比，活性铝的吸湿能力较差，

但更耐用且成本降低一半。广泛用于石油化工的气、液相干燥，用于纺织工业、制氧工业以及自动化仪表风的干燥，空分行业变压吸附等。由于单分子吸附层净热量高，所以非常适用于无热再生装置。

2.化学吸附干燥剂的吸湿性能

2.1氯化钙

氯化钙干燥剂主要原料氯化钙是采用优质碳酸钙和盐酸为原料，经反应合成、过滤、蒸发浓缩、干燥等工艺过程精制而成。白色多孔块状、粒状或蜂窝状固体。味微苦，无臭。水溶液为无色。氯化钙可再生可作为固体或液体干燥剂使用，其最大优点是价格低廉，用后可弃之。

无水氯化钙是工业和实验室常用干燥剂，如用于氮气、氧气、氢气、氯化氢、二氧化硫等气体的干燥，但不能用来干燥乙醇和氨（会与氯化钙反应生成CaCl2·4C2H5OH和CaCl2·8NH3）。生产醇、酯、醚和丙烯酸树脂时用作脱水剂。无水氯化钙吸水形成各种水合物，并释放较多热量。当水分含量过多时，氯化钙表面形成并影响使用，为保持其吸水速度快、价格低廉的优点，而又防止液体出现，研究开发了一系列以固体氯化钙为基础的复合干燥剂。如将氯化钙和分子筛、硅酸钙、铝酸钙的混合制成的复合干燥剂，及时吸收70%的水分，15天后表面也不会出现液体。吸湿能力大大提高，从而被作为干燥剂而广泛应用。

2.2氧化钙

氧化钙它的化学式是CaO。物理性质是表面白色粉末，不纯者为灰白色，含有杂质时呈灰色或淡黄色，具有吸湿性。属非再生，干燥效率高，适用于中性和碱性气体以及胺、醇等液体的干燥，不适用于醛、酮、酸性物质的干燥，氧化钙与硅酸盐或硅酸混合制成粒状物，经煅烧可制成反应热低的复合干燥剂。与此同时，氧化钙与分子筛、氧化铝制成的复合干燥剂，当相对湿度为90%时，平衡吸水容量可达70%。此外，氧化钙还可以制成复合干燥剂，用作食品防腐、保鲜的湿度调节剂。

2.3浓硫酸

浓硫酸俗称坏水。坏水指浓度大于或等于70%的硫酸溶液。浓硫酸在浓度高时具有强氧化性，这是它与普通硫酸或普通浓硫酸最大的区别之一。同时它还具有脱水性，强氧化性，难挥发性，酸性，稳定性，吸水性等。因此浓硫酸腐蚀性很强，要特别注意设备材料的选用和人身劳动保护措施。作为可吸湿的吸附剂，浓硫酸已被广泛应用于醇和有机酸酯化过程除水，其催化剂和干燥剂的作用，加速酯化过程进行。

3.结束语

当然，还有很多吸附剂具有很强的吸湿性能，以上列举的，便是目前所常用的吸附剂用来吸湿除水。可以发现各种吸附剂的性质不同，使用条件，使用方法、环境等一些因素的不同，使得它们的吸湿性能也各有不同，所应用的方面也有很大的区别。而随着科技的发展，可发现复合型干燥剂用来吸湿效果很好，应用范围也很广，可以说是“取长补短”，使得现在的吸附剂的吸湿性能大大提升，从而促进社会经济各方面的发展和进步。

参考文献

[1]《热值交换原理与设备》.中国建筑工业出版社

[2]《化工百科全书》.化学工业出版社

[3]《吸附分离材料》.化学工业出版社