吸附剂性能

吸附剂的吸湿性能评价

摘要

吸附剂的吸湿性能直接影响空调系统的运行情况。在现代建筑中，暖通空调系统是耗能大户。当今，资源和能源极度紧缺，改良传统的吸附剂，开发高效、高性能的复合吸附剂成为一大研究课题。

关键词：吸附剂除湿性能

在现代建筑中，暖通空调系统是耗能大户。除湿空调系统主要存在投资高、设备体积大和制冷功率低等问题。除湿空调技术的研究主要集中在除湿器种类、除湿器结构和除湿系统运行模式3个方面，而这些研究则依赖于除湿吸附剂种类和性能。因而，开发用于除湿空调系统的高效吸附剂，提高除湿空调系统制冷能力，减小设备体积，降低系统投资，已成为加速除湿空调商品化进程的关键。

在空气调节中，吸附剂类型包括固体吸附剂和液体除湿剂，下面将对其除湿性能作出具体评价。

1 固体吸附剂

常用的固体吸附剂可分为“极性吸附剂”和“非极性吸附剂”。极性吸附剂具有亲水性，主要有硅胶、多孔活性铝、沸石等铝硅酸盐类吸附剂。非极性吸附剂具有憎水性，主要有活性炭等。还有许多高分子材料对水蒸气具有良好的吸附性，通常称为“高分子胶”。

1.1 硅胶

硅胶是一种性能良好的除湿剂，但当其吸附大量水分后易破裂，且不耐高温，严重影响除湿效果。经专家研究，经金属离子掺杂改性，可以使硅胶BET比表面积、孔容、平均孔径明显增大，吸附性能明显增强。这是因为对于中孔结构，孔径越大，水蒸气分子的扩散阻力就越小，吸附速率就越快，同时大孔径也有利于吸附放出的热量扩散到环境中，从而有利于吸附过程的进行。

1.2 高分子胶

有机高分子吸湿材料是新型的功能高分子材料，它最初是由高吸水性树脂发展而产生的。它具有优异的吸湿、保湿性能，是一种经过化学与物理方法改性的水性树脂，以分子中的亲水基团来吸收水分。丙烯酸和丙烯酰胺的共聚物是一类用途广泛的多功能高分子化合物，因各自含羧酸基(-COOH)和酰胺基(-CONH)这样的强吸湿基团，多种亲水基的协同作用，使得吸湿性能优于其相应的均聚物和传统的无机吸湿材料硅胶和分子筛，添加的部分尿素起到“致孔剂”作用，使得材料表面出现孔洞，增加了有效吸湿比表面积，故被作为有机高分子吸湿材料的重要一类。

2 液体除湿剂

液体除湿剂对水蒸气有很强的吸湿能力，可当做单纯的物理过程。利用液体除湿剂除湿，是空气处理过程中常用的方法之一。在空气调节过程中，常用的液体除湿剂有溴化锂溶液、氯化锂溶液、氯化钙溶液、乙二醇、三甘醇等。

2.1 有机溶剂

三甘醇是最早用于溶液除湿系统的除湿剂，但由于它是有机溶剂，粘度较大，在系统中循环流动时容易发生停滞，粘附于空调系统的表面，影响系统的稳定工作，而且二甘醇、三甘醇等有机物质易挥发，容易进入空调房间，对人体造成危害，上述缺点限制了它们在溶液除湿系统中的应用，已经被金属卤盐溶液所取代。

2.2 金属卤盐溶液

溴化锂、氯化锂和氯化钙溶液是目前在溶液调湿空调中应用较广泛的除湿剂。氯化钙溶液容易结晶，处理的空气范围有限，比热容较小，过程中温升明显，且密度和粘度也较大，性能劣于氯化锂溶液和溴化锂溶液。对于溴化锂溶液和氯化锂溶液，当除湿负荷相同时，要求的氯化锂溶液浓度低于溴化锂溶液；在吸湿过程中，氯化锂溶液吸收相等潜热时的温升较小，吸湿能力更稳定；密度和粘度方面，两者各具优势。溴化锂、氯化锂等盐溶液虽然具有一定的腐蚀性，但塑料等防腐材料的使用，可以防止盐溶液对管道等设备的腐蚀，而且成本较低，另外盐溶液不会挥发到空气中影响、污染室内空气，相反还具有除尘杀菌功能，有益于提高室内空气品质。综合来看，溴化锂溶液和氯化锂溶液都是适用于溶液调湿空调的优秀吸湿剂。

另外，将氯化钙与膨胀石墨相混合，利用膨胀石墨丰富的微孔来强化氯化钙的传质，可解决化学吸附剂吸附过程中由于结块现象而导致的性能衰减现象。同时，由于混合吸附剂压缩固化后，传质的微通道变得狭窄，使得固化混合吸附剂的吸附性能低于散状混合吸附剂，但是固化混合吸附剂具有较高的体积制冷量。

参考文献

[1] 方玉堂等. 金属离子掺杂改性硅胶吸附剂的吸附性能[J]. 材料导报:研究篇，2009，23（4）：11-14

[2] 易晓勤等. 溶液调湿空调中常用除湿剂的物性分析[OL].

[3] 崔群，姚虎卿. 除湿空调用高效吸附剂的特性研究[J]. 南京化工大学学报，2001，23（4）：43-46

[4] 王凯等. 氯化钙/膨胀石墨混合吸附剂的吸附特性[J]. 上海交通大学学报，2009,43（2）：271-274

[5] 张春晓等. 丙烯酸和丙烯酰胺共聚合的竞聚率测定及其共聚物的吸湿性能研究[J]. 动能材料，2010，41（6）：943-947