專(zhuān)利名稱(chēng)：一種制冷復(fù)合吸附劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于物理吸附貯能制冷技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于物理吸附制冷的復(fù)合 材料。
背景技術(shù)：
吸附制冷是利用吸附劑對(duì)制冷劑的吸附和制冷劑的蒸發(fā)過(guò)程實(shí)現(xiàn)制冷，吸附完成 后用熱能(例如太陽(yáng)能或廢熱)令制冷劑從吸附劑中解吸并冷凝，完成吸附劑的再生。與 傳統(tǒng)的壓縮制冷相比，吸附制冷不需要壓縮機(jī)，而且可以利用太陽(yáng)能和廢熱，能有效利用能 源，降低能耗。吸附制冷系統(tǒng)采用的制冷劑一股是水和氨等天然物質(zhì)，不會(huì)造成臭氧層破壞 和溫室效應(yīng)。吸附根據(jù)其原理可分為物理吸附和化學(xué)吸附。在化學(xué)吸附中，由于吸附劑與制冷 劑間產(chǎn)生化學(xué)鍵，化學(xué)吸附劑比較難再生。而且化學(xué)吸附劑存在結(jié)塊和膨脹的問(wèn)題，影響其 傳質(zhì)和傳熱。物理吸附劑一股是多孔物料，在物理吸附過(guò)程中，制冷劑只是附著在吸附劑的 邊面，并不會(huì)和吸附劑發(fā)生反應(yīng)，因此物理吸附劑比較容易再生。物理吸附的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是 它的孔徑可以通過(guò)化學(xué)手段調(diào)節(jié)，可以適應(yīng)不同的系統(tǒng)要求。盡管采用物理吸附劑作為工質(zhì)的吸附制冷系統(tǒng)具有節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，但目前吸附 制冷系統(tǒng)的效率比較低，阻礙了其進(jìn)一步發(fā)展。制約吸附制冷系統(tǒng)效率的其中一個(gè)因素是 吸附劑的性能(飽和吸水量和吸水速率)。單位吸附劑的制冷量是衡量吸附制冷系統(tǒng)的一 個(gè)重要指標(biāo)，而吸附劑的平衡吸水量和吸水速率是決定這個(gè)指標(biāo)的兩個(gè)重要因素。目前，國(guó) 內(nèi)外的吸附劑的吸水量和吸水速率均不理想，令吸附制冷系統(tǒng)的效率不高。提高吸附劑吸 水率和吸水速率將能明顯提高吸附制冷系統(tǒng)的效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種具有高吸水量和吸水速率的物理吸附劑及其制備方法，解決 吸附制冷系統(tǒng)效率不高的問(wèn)題。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案一種制冷復(fù)合吸附劑的制備方 法，其特征在于包括以下步驟A.原料準(zhǔn)備清除粉末狀分子篩13X內(nèi)部吸附的雜質(zhì)，配制質(zhì)量濃度為10% 46%的氯化鈣溶液；B.浸漬把粉末狀分子篩13X加入氯化鈣溶液中，浸漬12到72小時(shí)；C.過(guò)濾洗滌對(duì)13X和氯化鈣混合物進(jìn)行抽濾，得到的濾渣再用去離子水反復(fù)洗 滌；D.干燥洗滌后得到的濾渣進(jìn)行干燥；E.煅燒干燥后的濾渣經(jīng)煅燒得到最終產(chǎn)物。所述步驟A中粉末狀的分子篩13X于110°C下放置8小時(shí)。所述步驟D中的干燥溫度為110°C，干燥時(shí)間為6到12小時(shí)。
所述步驟E煅燒溫度為300至600 V，煅燒時(shí)間為2到24小時(shí)。一種由上述的方法所制備的復(fù)合吸附劑。具體地來(lái)說(shuō)，所制得的復(fù)合吸附劑的金屬組成是鈉鋁硅鈣為1.5 2.3 22 30 40 50 22 32。優(yōu)選地，所制得的復(fù)合吸附劑的金屬組成是鈉鋁硅鈣為 1. 9 26. 44. 5 27. 6。氯化鈣是一種吸水能力很強(qiáng)的化學(xué)物，吸水率比較高，且成本低廉，容易獲得，適 合大規(guī)模應(yīng)用，更兼有對(duì)環(huán)境友好，無(wú)腐蝕性，不產(chǎn)生污染的優(yōu)點(diǎn)；但缺點(diǎn)是氯化鈣吸水屬 于化學(xué)吸附，水被氯化鈣吸附的時(shí)候兩者之間會(huì)形成化學(xué)鍵，因此氯化鈣吸水后的再生是 比較困難的。而且，氯化鈣吸水時(shí)會(huì)有結(jié)塊的現(xiàn)象，應(yīng)用在吸附制冷系統(tǒng)的時(shí)候會(huì)影響傳熱 和傳質(zhì)。分子篩是一種具有立方晶格的硅鋁酸鹽化合物，主要由硅鋁通過(guò)氧橋連接組成空 曠的骨架結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)中有很多孔徑均勻的孔道和排列整齊、內(nèi)表面積很大的空穴。分子篩 13X即鈉X分子篩，可吸附小于IOA的很多分子，可用于催化劑協(xié)載體、水和二氧化碳共吸 附、水和硫化氫氣體共吸附，主要應(yīng)用于醫(yī)藥和空氣壓縮系統(tǒng)的干燥。分子篩13X同樣具有 成本低廉、容易獲得、適合大規(guī)模應(yīng)用且對(duì)環(huán)境友好、無(wú)腐蝕性、不產(chǎn)生污染的優(yōu)點(diǎn)。分子篩 13X的化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、耐熱性強(qiáng)，不容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)且可再生，可循環(huán)利用，其吸水性能可 通過(guò)化學(xué)和物理手段調(diào)節(jié)，靈活性大。本發(fā)明通過(guò)一系列物理及化學(xué)方法，把氯化鈣和分子 篩13X復(fù)合制備復(fù)合吸附劑，具有以下特點(diǎn)1、本發(fā)明中的浸漬及煅燒過(guò)程并非簡(jiǎn)單的物理處理手段通過(guò)浸漬，鈣離子會(huì)進(jìn) 入分子篩13X的骨架結(jié)構(gòu)中，取代原本的鈉離子，硅離子或者鋁離子。煅燒使分子篩的骨架 發(fā)生變化，改變孔徑和比表面積。改性后的骨節(jié)結(jié)構(gòu)與水分子的相互作用力發(fā)生改變，有利 于水分子的吸附。2、氯化鈣的吸水能力強(qiáng)，能與水分子間產(chǎn)生化學(xué)鍵。分子篩13X屬于物理吸附劑， 吸水能力較弱。通過(guò)氯化鈣改性的分子篩，能克服氯化鈣的缺點(diǎn)，同時(shí)提高分子篩13X的吸 水能力，因此所制得的復(fù)合吸附劑的吸水率和吸水速率能顯著的提高。3、氯化鈣吸水后的再生比較困難，但在與分子篩13X復(fù)合以后，復(fù)合吸附劑吸附 水分子是一種物理吸附，兩者間不產(chǎn)生化學(xué)鍵，水分子只是被吸附在吸附劑的內(nèi)壁表面。破 壞化學(xué)鍵學(xué)要很高的能量，物理吸附的話(huà)需要的能量較低，因此其再生比較容易。4、氯化鈣吸水后相鄰氯化鈣顆粒會(huì)因?yàn)榕c水形成化學(xué)鍵而被粘連在一起，而復(fù)合 吸附劑對(duì)水的吸附是物理吸附，因此不會(huì)出現(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)象?？偠灾?，本發(fā)明通過(guò)氯化鈣對(duì)分子篩13X進(jìn)行改性，使制得的復(fù)合吸附劑具有 優(yōu)良的吸水性能，在40攝氏度時(shí)平衡吸水量達(dá)29% wt，相同條件下吸水速率比分子篩13X 提高了 22. 2%。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式按以下步驟制備分子篩13X及氯化鈣復(fù)合吸附劑A.原料準(zhǔn)備準(zhǔn)備10克分子篩13X粉末，在110°C下放置8小時(shí)，清除分子篩內(nèi)部 吸附的雜質(zhì)。準(zhǔn)備40克氯化鈣和60克去離子水配制成質(zhì)量濃度為40%的氯化鈣溶液。
B.浸漬把粉末狀分子篩13X加入所配制的氯化鈣溶液中，至分子篩13X能被溶 液完全浸沒(méi)，攪拌均勻，放置12小時(shí)。C.過(guò)濾洗滌浸漬完成后，用抽濾器抽濾了 12小時(shí)的氯化鈣和分子篩13X混合 物，把氯化鈣溶液過(guò)濾掉，得到濾渣，繼續(xù)用去離子水洗滌濾渣三次。D.干燥洗滌后的濾渣放置于110°C的烘箱中干燥8小時(shí)。E.煅燒干燥后的濾渣放入馬福爐中，在500°C下煅燒4小時(shí)，得到最終產(chǎn)物復(fù)合 吸附劑。檢測(cè)按以上方法所制得的復(fù)合吸附劑的金屬組成，為鈉鋁硅鈣= 1. 9 26. 44. 5 27. 6。
權(quán)利要求
1.一種制冷復(fù)合吸附劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟A.原料準(zhǔn)備清除粉末狀分子篩13X內(nèi)部吸附的雜質(zhì)，配制質(zhì)量濃度為10% 46%的 氯化鈣溶液；B.浸漬把粉末狀分子篩13X加入氯化鈣溶液中，浸漬12到72小時(shí)；C.過(guò)濾洗滌對(duì)13X和氯化鈣混合物進(jìn)行抽濾，得到的濾渣再用去離子水反復(fù)洗滌；D.干燥洗滌后得到的濾渣進(jìn)行干燥；E.煅燒干燥后的濾渣經(jīng)煅燒得到最終產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟A中粉末狀的分子篩13X于 110°C下放置8小時(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟D中的干燥溫度為110°C， 干燥時(shí)間為6到12小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟E煅燒溫度為300至600°C， 煅燒時(shí)間為2到M小時(shí)。
5.一種由權(quán)利要求1至4任一權(quán)利要求所述的方法所制備的復(fù)合吸附劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合吸附劑，其特征在于所制得的復(fù)合吸附劑的金屬組成 是鈉鋁硅鈣為1. 5 2. 3 22 30 40 50 22 32。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合吸附劑，其特征在于所制得的復(fù)合吸附劑的金屬組成 是鈉招娃鈣為 1. 9 26. 44. 5 27. 6。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種制冷復(fù)合吸附劑的制備方法，包括以下步驟A.原料準(zhǔn)備清除粉末狀分子篩13X內(nèi)部吸附的雜質(zhì)，配制質(zhì)量濃度為10％～46％的氯化鈣溶液；B.浸漬把粉末狀分子篩13X加入氯化鈣溶液中，浸漬12到72小時(shí)；C.過(guò)濾洗滌對(duì)13X和氯化鈣混合物進(jìn)行抽濾，得到的濾渣再用去離子水反復(fù)洗滌；D.干燥洗滌后得到的濾渣進(jìn)行干燥；E.煅燒干燥后的濾渣經(jīng)煅燒得到最終產(chǎn)物。通過(guò)氯化鈣對(duì)分子篩13X進(jìn)行改性，使制得的復(fù)合吸附劑具有優(yōu)良的吸水性能，在40攝氏度時(shí)平衡吸水量達(dá)29％wt，相同條件下吸水速率比分子篩13X大大提高了。
文檔編號(hào)B01J20/30GK102059092SQ201010565169
公開(kāi)日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月29日
發(fā)明者仇健申, 司徒健南, 趙汝恒, 陳家聰 申請(qǐng)人:廣州市香港科大霍英東研究院