除濕吸附劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種除濕吸附劑及其制備方法，它包括Si02與Al203，且Si02與Al203的物質(zhì)的量比為1:0.9~1.1；該制備方法包括以下步驟：磁選烘干步驟、焙燒活化步驟、二次活化步驟、陳化步驟、靜置晶化步驟與洗滌烘干步驟，本發(fā)明的制備方法具有工藝簡單、易于操作等特點，本發(fā)明方法所制備得到的除濕吸附劑具有高吸濕量、解吸溫度在40~100℃并可節(jié)約大量能源等特點。
【專利說明】除濕吸附劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種除濕吸附劑及其制備方法，本發(fā)明屬于空氣凈化【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]空氣濕度是一個與人們生活和生產(chǎn)有著密切關(guān)系的重要環(huán)境參數(shù)。人的身體受到“濕”的侵襲，熱平衡被破壞就影響到人體健康?？諝鉂穸葘Ξa(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量、強度、外觀等有極大的負面影響，是工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工和貯存過程中至關(guān)重要的因素，很多產(chǎn)品的生產(chǎn)對環(huán)境濕度都有很高的要求。特別是高新技術(shù)產(chǎn)品對濕度的要求更嚴格。既不能在很大濕度下生產(chǎn)，也不能在潮濕的環(huán)境下儲存。
[0003]博物館、圖書館等，要使收藏品不變質(zhì)、不變形，就必須創(chuàng)造很好的保存環(huán)境。這些都離不開除濕技術(shù)。
[0004]轉(zhuǎn)輪除濕機屬于空調(diào)領(lǐng)域的一個重要分支，轉(zhuǎn)輪是其一個核心部件，吸附劑更是轉(zhuǎn)輪的關(guān)鍵材料。目前廣泛采用的吸濕劑是硅膠、鹵酸鹽及硅膠和鹵酸鹽的復合材料、分子篩等。這些吸附劑目前都存在不同程度的缺點，有的吸濕量小，有的穩(wěn)定性差。但其都有一個共同的缺點是脫 附再生溫度高達14(T18(TC，不但要消耗很大的能源，也因此增加了機組設(shè)計的難度。
[0005]分子篩是一類具有奇妙孔道結(jié)構(gòu)和獨特晶體化學性質(zhì)的含水架狀硅鋁酸鹽多孔礦物晶體材料，不僅具有可預測的高效功能，還具有基于離子交換下的吸附性和催化性等多種優(yōu)異性能，已廣泛應(yīng)用到石油化工、金屬加工、冶金、機械制造、電子、醫(yī)藥、冷凍、真空技術(shù)、農(nóng)業(yè)、原子能、環(huán)境保護等各領(lǐng)域，成為國民經(jīng)濟中一種重要的材料。采用大量水玻璃、偏鋁酸鈉和硫酸鋁作原料合成分子篩成本較大，主要用于催化領(lǐng)域。
[0006]高嶺土是一種天然礦物，化學分子式為Al2O3.2Si02.2H20。主要化學成分為硅和鋁，由一層S1-O四面體和一層Al-O八面體通過氧原子的共享交錯堆積而成，可以作為合成分子篩的硅源和鋁源。與以常規(guī)的凝膠法合成的吸附劑相比，以高嶺土為原料合成的分子篩以及催化劑，在晶粒大小、水熱穩(wěn)定性、活性和抗重金屬性能等方面具有獨特的特點，且由于高嶺土價格低廉，即合成的吸附劑成本低。納米高嶺土由于巨大的比表面積和吸附性能、以及較強的離子交換能力、可塑性等特點，已經(jīng)用作石油化工合成行業(yè)催化劑的載體，具有良好的穩(wěn)定性。目前其在空氣處理的吸附領(lǐng)域還未見有應(yīng)用的報導。
[0007]高嶺土在我國有豐富的儲量，現(xiàn)已探明地質(zhì)儲量約30億噸，中國是世界最主要的高嶺土生產(chǎn)國，產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的78%。以來源廣泛、價格相對低廉的高嶺土取代傳統(tǒng)化工原料合成沸石分子篩，不僅可以高效利用礦物資源，而且還是拓寬分子篩應(yīng)用領(lǐng)域和開發(fā)其潛在價值的重要途徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的之一是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種高吸濕量、解吸溫度在40-ιοο?的除濕吸附劑。[0009]本發(fā)明的另一目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種工藝簡單、易于操作的一種除濕吸附劑的制備方法。
[0010]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述除濕吸附劑，它包括SiO2與Al2O3,且SiO2與Al2O3的物質(zhì)的量比為1:0.9~1.1。
[0011]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述一種除濕吸附劑的制備方法包括以下步驟:
a、選擇SiO2與Al2O3的物質(zhì)的量比為2~2.5:1的將高嶺土進行磁選去除雜質(zhì)后，在10(T200°C環(huán)境下烘干，烘干后再破碎至平均粒度為0.1(T0.30mm，得到高嶺土粉料；
b、將高嶺土粉料進行焙燒活化，焙燒活化溫度控制在60(T800°C，焙燒活化時間控制在
0.5^2.5小時，得到一次活化高嶺土 ；
C、將一次活化高嶺土加入在堿液中并攪拌均勻，攪拌均勻后將混合反應(yīng)物加熱至5(T70°C進行二次活化，一次活化高嶺土與堿液的重量比為1: 15~25，堿液的濃度為2^4.5mol/L，二次活化時間控制在2飛小時，二次活化結(jié)束得到二次活化高嶺土 ； d、將二次活化高嶺土采用0°C的冰水混合浴進行陳化，陳化時間控制在廣3小時，得到陳化混合物；
e、將陳化混合物升溫至8(Tll(TC靜置晶化I飛小時，得到晶化混合物；
f、將晶化混合物采用無水乙醇洗滌至其PH為10-12，再將洗滌后的晶化混合物在9(Tl 20°C下烘干，得到除濕吸附劑。
[0012]步驟C中所述的堿液為NaOH溶液、Na2CO3溶液、KOH溶液或者K2CO3溶液。
[0013]本發(fā)明的制備方法具有工藝簡單、易于操作等特點，本發(fā)明方法所制備得到的除濕吸附劑具有高吸濕量、解吸溫度在4(Tio(rc并可節(jié)約大量能源等特點。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0015]實施例1
一種除濕吸附劑的制備方法包括以下步驟:
a、選擇SiO2與Al2O3的物質(zhì)的量比為2:1的將高嶺土進行磁選去除雜質(zhì)后，在100°C環(huán)境下烘干，烘干后再破碎至平均粒度為0.30mm，得到高嶺土粉料；
b、將高嶺土粉料進行焙燒活化，焙燒活化溫度控制在600°C，焙燒活化時間控制在2.5小時，得到一次活化高嶺土 ；
C、將一次活化高嶺土加入在NaOH溶液中并攪拌均勻，攪拌均勻后將混合反應(yīng)物加熱至50°C進行二次活化，一次活化高嶺土與堿液的重量比為1:15，NaOH溶液的濃度為2mol/L，二次活化時間控制在2小時，二次活化結(jié)束得到二次活化高嶺土 ；
d、將二次活化高嶺土采用0°C的冰水混合浴進行陳化，陳化時間控制在I小時，得到陳化混合物；
e、將陳化混合物升溫至80°C靜置晶化5小時，得到晶化混合物；
f、將晶化混合物采用無水乙醇洗滌至其PH為10，再將洗滌后的晶化混合物在90°C下烘干，得到除濕吸附劑，該除濕吸附劑中，SiO2與Al2O3的物質(zhì)的量比為1:1.1。
[0016]所制備的除濕吸附劑經(jīng)加工成瓦楞蜂窩式除濕轉(zhuǎn)輪在溫度為28°C、相對濕度68%的環(huán)境下進行吸濕性能動態(tài)測試，水的吸附量為17g/Kg，再生溫度80°C時脫附率為93%，再生溫度40°C脫附率為66%。
[0017]實施例2
一種除濕吸附劑的制備方法包括以下步驟:
a、選擇SiO2與Al2O3的物質(zhì)的量比2.2:1的將高嶺土進行磁選去除雜質(zhì)后，在200°C環(huán)境下烘干，烘干后再破碎至平均粒度為0.10mm，得到高嶺土粉料；
b、將高嶺土粉料進行焙燒活化，焙燒活化溫度控制在800°C，焙燒活化時間控制在0.5小時，得到一次活化高嶺土 ；
C、將一次活化高嶺土加入在Na2CO3溶液中并攪拌均勻，攪拌均勻后將混合反應(yīng)物加熱至70°C進行二次活化，一次活化高嶺土與堿液的重量比為1: 25，Na2CO3溶液的濃度為
4.5mol/L，二次活化時間控制在5小時，二次活化結(jié)束得到二次活化高嶺土 ；
d、將二次活化高嶺土采用0°C的冰水混合浴進行陳化，陳化時間控制在3小時，得到陳化混合物；
e、將陳化混合物升溫至110°C靜置晶化I小時，得到晶化混合物；
f、將晶化混合物采用無水乙醇洗滌至其PH為12，再將洗滌后的晶化混合物在9(T120°C下烘干，得到除濕吸附劑，該除濕吸附劑中，SiO2與Al2O3的物質(zhì)的量比為1:0.9。
[0018]所制備的除濕吸附劑經(jīng)加工成瓦楞蜂窩式除濕轉(zhuǎn)輪在溫度為28°C、相對濕度68%的環(huán)境下進行吸濕性能動態(tài)測試，水的吸附量為15g/Kg，再生溫度80°C時脫附率為91%，再生溫度40°C時脫附率為67%。
[0019]實施例3
一種除濕吸附劑的制備方法包括以下步驟:
a、選擇SiO2與Al2O3的物質(zhì)的量比為2.5:1的將高嶺土進行磁選去除雜質(zhì)后，在150°C環(huán)境下烘干，烘干后再破碎至平均粒度為0.20mm，得到高嶺土粉料；
b、將高嶺土粉料進行焙燒活化，焙燒活化溫度控制在700°C，焙燒活化時間控制在1.5小時，得到一次活化高嶺土 ；
C、將一次活化高嶺土加入在KOH溶液中并攪拌均勻，攪拌均勻后將混合反應(yīng)物加熱至60°C進行二次活化，一次活化高嶺土與堿液的重量比為1:20，KOH溶液的濃度為3mol/L，二次活化時間控制在4小時，二次活化結(jié)束得到二次活化高嶺土 ；
d、將二次活化高嶺土采用0°C的冰水混合浴進行陳化，陳化時間控制在2小時，得到陳化混合物；
e、將陳化混合物升溫至100°C靜置晶化3小時，得到晶化混合物；
f、將晶化混合物采用無水乙醇洗滌至其PH為11，再將洗滌后的晶化混合物在110°C下烘干，得到除濕吸附劑，該除濕吸附劑中，SiO2與Al2O3的物質(zhì)的量比為1:0.95。
[0020]所制備的除濕吸附劑經(jīng)加工成瓦楞蜂窩式除濕轉(zhuǎn)輪在溫度為28°C、相對濕度68%的環(huán)境下進行吸濕性能動態(tài)測試，水的吸附量為17.5g/Kg，再生溫度80°C時脫附率為95%，再生溫度40°C時脫附率為69%。
[0021]實施例4
一種除濕吸附劑的制備方法包括以下步驟:
a、選擇SiO2與Al2O3的物質(zhì)的量比為2.4:1的將高嶺土進行磁選去除雜質(zhì)后，在180°C環(huán)境下烘干，烘干后再破碎至平均粒度為0.25mm，得到高嶺土粉料； b、將高嶺土粉料進行焙燒活化，焙燒活化溫度控制在660°C，焙燒活化時間控制在1.5小時，得到一次活化高嶺土 ；
C、將一次活化高嶺土加入在K2CO3溶液中并攪拌均勻，攪拌均勻后將混合反應(yīng)物加熱至66°C進行二次活化，一次活化高嶺土與堿液的重量比為1:18，K2CO3溶液的濃度為
2.5mol/L，二次活化時間控制在4小時，二次活化結(jié)束得到二次活化高嶺土 ；
d、將二次活化高嶺土采用0°C的冰水混合浴進行陳化，陳化時間控制在2.5小時，得到陳化混合物；
e、將陳化混合物升溫至95°C靜置晶化2小時，得到晶化混合物；
f、將晶化混合物采用無水乙醇洗滌至其PH為10.5，再將洗滌后的晶化混合物在115°C下烘干，得到除濕吸附劑，該除濕吸附劑中，SiO2與Al2O3的物質(zhì)的量比為1:1.05。
[0022]所制備的除濕吸附劑經(jīng)加工成瓦楞蜂窩式除濕轉(zhuǎn)輪在溫度為28°C、相對濕度68%的環(huán)境下進行吸濕性能動態(tài)測試，水的吸附量為17.5g/Kg，再生溫度在80°C時脫附率為96%，再生溫度在40°C時脫附率為69%。
[0023]高嶺土中含有一定量的硅和鋁，可用于合成具有一定吸附能力的吸附劑，但未經(jīng)過改性的高嶺土由于活性較低，因此它不適宜直接用作吸附材料，所以要對其進行磁選和破碎，以增大其比表面積。
[0024]通過焙燒活化步驟，原晶體結(jié)構(gòu)被破壞，高嶺土層間的氫鍵斷裂，結(jié)晶水脫除，有序的片層晶體結(jié)構(gòu)的高嶺土轉(zhuǎn)變成無序結(jié)構(gòu)的偏高嶺土，使原晶體內(nèi)層的部分基團外露，且由于結(jié)晶水的脫去，同時形成孔道，表面活性點的種類和數(shù)量增多，形成具有化學活性的氧化硅、氧化鋁晶體結(jié)構(gòu)，使其反應(yīng)活性增大。控制升溫速率、最終溫度和一定的焙燒時間，可以形成完美的孔結(jié)構(gòu)。
[0025]通過二次活化步驟可使高溫活化中未充分活化的完全活化，使硅質(zhì)原料和鋁質(zhì)原料經(jīng)過堿溶處理后，堿起到礦化劑作用，可以達到整體活化。促進煅燒高嶺土中六配位鋁轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚运呐湮讳X，堿促進硅鋁聚合態(tài)向具有β籠結(jié)構(gòu)的方鈉石和高活性的偏硅酸鈉的轉(zhuǎn)變。
[0026]通過陳化步驟可以顯著提高新型分子篩的晶化速度，降低產(chǎn)品晶粒度。
[0027]本發(fā)明還可在二次活化時添加硅藻土、膨潤土和二價金屬離子等。膨潤土是以蒙脫石為主的含水粘土礦，具有膨潤性、粘結(jié)性和吸附性；硅藻土的主要成分是Si02，具有極強的吸附力，特殊的多孔構(gòu)造和大的比表面積，吸水率是自身體積的2?4倍。添加形成的吸附材料，吸附量增加，孔隙和裂隙良好，活性高，易脫附。
[0028]通過晶化步驟，使得陳化混合物易于晶化飽和，有利于降低晶體粒度。
【權(quán)利要求】
1.一種除濕吸附劑，其特征是它包括SiO2與Al2O3,且SiO2與Al2O3的物質(zhì)的量比為1:0.9~1.1。
2.一種除濕吸附劑的制備方法，其特征是該制備方法包括以下步驟: a、選擇SiO2與Al2O3的物質(zhì)的量比為2~2.5:1的將高嶺土進行磁選去除雜質(zhì)后，在100~200°C環(huán)境下烘干，烘干后再破碎至平均粒度為0.10~0.30mm，得到高嶺土粉料； b、將高嶺土粉料進行焙燒活化，焙燒活化溫度控制在600~800°C，焙燒活化時間控制在0.5^2.5小時，得到一次活化高嶺土 ； C、將一次活化高嶺土加入在堿液中并攪拌均勻，攪拌均勻后將混合反應(yīng)物加熱至50~70°C進行二次活化，一次活化高嶺土與堿液的重量比為1: 15~25，堿液的濃度為2^4.5mol/L，二次活化時間控制在2~5小時，二次活化結(jié)束得到二次活化高嶺土 ； d、將二次活化高嶺土采用0°C的冰水混合浴進行陳化，陳化時間控制在廣3小時，得到陳化混合物； e、將陳化混合物升溫至80~ll0℃靜置晶化1~5小時，得到晶化混合物； f、將晶化混合物采用無水乙醇洗滌至其PH為10-12，再將洗滌后的晶化混合物在90~l 20°C下烘干，得到除濕吸附劑。
3.如權(quán)利要求2所述的一種除濕吸附劑的制備方法，其特征是:步驟c中所述的堿液為NaOH溶液、Na2CO3溶液、KOH溶液或者K2CO3溶液。
【文檔編號】B01J20/08GK103933928SQ201410134832
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月4日
【發(fā)明者】賈東新 申請人:無錫普愛德環(huán)?？萍加邢薰?br>