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干燥设备报道:硅酸盐矿物和传统吸附型干燥剂

时间:2021-06-19 12:11:37 来源:互联网

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吸附型干燥剂通过吸附作用去除空气中的水分,无相变和吸附溶液伴生。吸附型干燥剂的历史可追胶干燥剂。活性氧化铝干燥剂用于现代化装置是20世纪50年代才开始。随着1945年合成沸石研制成功,沸石占据了高性能干燥剂的主要市场。近年来,随着人们环保意识的增强,硅酸盐矿物蒙脱石、海泡石和坡缕石为基料生产干燥剂越来越受青睐。

1传统吸附型干燥剂传统吸附型干燥剂包括活性炭、硅胶、活性氧化铝和沸石分子筛。

1.1活性炭活性炭的主要成分是碳。其孔结构相当复杂(见),属无定形结构。活性炭的比表面积很大。根据加工方法和原料的不同,比表面在2601420m2/g之间。在80%的湿度标准状态下的吸湿量达到15%.丰富多样的孔结构和被活化的碳质表面是活性炭能够吸附水的1.2硅胶硅胶的化学式为SiO2nH2O.硅胶具有三维空间网状结构,属无定形结构。硅胶的结构骨架由大小不等的二氧化硅粒子堆积而成,粒子间的空洞即为硅胶的孔隙。硅胶的比表面积为5500m2/g.硅胶吸附气体中的水分时,可达自身重量的50%,而在湿度为60%的湿空气中,细孔硅胶的吸湿量也可达硅胶自身重量的24%.孔结构和巨大表面积是硅胶吸附水的原因。

硅胶吸湿性能良好,经济实用,但吸附大量水后易破裂,且再生温度高,使其应用受到限制。硅胶为生物惰性物质,难降解,对环境具有危害。硅胶的价格在1.3活性氧化铝活性氧化铝即C-Al23,具有无定形结构,其微孔径分布在2~5nm范围,比表面积64318m2/g.其饱和吸湿量和低分压吸湿量均较低(见)。

活性氧化铝的吸湿机理与硅胶相似。活性氧化铝的市1.4沸石分子筛沸石是含水的碱金属、碱土金属架状铝硅酸盐。

沸石中的水不是架状晶体的组成部分,但可以在晶体孔道中自由进出。合成沸石干燥剂的主要品种有A型(3A,4A,5A)和X型(13X)。合成沸石的比表面积高晶体表面对极性分子,如水等有极强的亲和性。在低相对湿度条件下(RH为10%40%)4A沸石的吸湿量较硅胶和活性氧化铝高(见)。要获得高干燥条件,沸石常为**干燥剂。沸石产品成本售价为7000元/t左右。

2硅酸盐矿物硅酸盐矿物蒙脱石、海泡石和坡缕石,它们的晶体结构都是以硅(铝)氧(氢氧)四面体层和铝(镁)氧(氢氧)八面体层组合而成。由于它们各自的特殊晶体结构和硅酸盐矿物的共有属性,使它们具有较强的吸湿能力。

2.1蒙脱石蒙脱石属于2:1层状硅酸盐粘土矿物,其结构单元是2层硅氧四面体夹1层铝氧八面体。蒙脱石的理想化学式为(NaCa)0.33(AMg)2(QH)2nH2,n为层间水分子数。其中钙基蒙脱石中n为2,钠基蒙脱石中n为1.蒙脱石吸水可膨胀,其*大吸水量为其体积的815倍,吸湿后膨胀倍数可达30余倍12.蒙脱石(活化后)的比表面积为45160m2/gf13.蒙脱石吸湿的初始速度快于硅胶,但饱和吸湿量不如硅胶()。蒙脱石活性干燥剂价格低廉,加工工艺简单,使用安全、环保,原料来源广泛,具有很大的开发价值。但蒙脱石干燥剂在吸湿时伴有体积膨胀,在某些条件下不宜使用。蒙脱石干燥剂的加工成本在2.2海泡石海泡石具有一维孔道的2:1层链状晶体结构。其内部一维孔结构空腔(通常吸附了沸石水)的大小为海泡石的孔结构如所示。海泡石的化学结构式为Mg8Si12O30(OH)4(OH2)48H2O.海泡石结构中存在3种水:沸石水(H2O)、结合水(OH2)、结构水(OH)。理论含水量约为自重的22.00%.海泡石的比表面积为145330m2/g.天然海泡石干燥剂吸湿后,可用加热的方法使其再生,再生方法简单。而且海泡石来源广泛,价格较低。长纤维状晶形的海泡石对人体的安全性还没有完全定论,在国际市场上销售时还会受到某些质疑。海泡石粘土的市场价格在400元/1左右。

2.3坡缕石坡缕石与海泡石的晶体结构相似,只是其晶体内部孔道大小为0.37nm0.64nm.坡缕石的化学结构式为Mg5Si8O20(OH)2(H2O)44H2O.坡缕石结构有3种水:沸石水(H2O)、结合水(OH2)、结构水(OH)。3种水的总量占自重的21. 10%.坡缕石的热重分析显示,在63*C左右,168 *C分别损失自重的12.7%,16.3%和接近25%(),可以认为坡缕石在自然状态下的*高吸水率约为25%.坡缕石的比表面积为71193m2/g. 3结论以硅酸盐矿物蒙脱石、海泡石和坡缕石为原料的干燥剂,原料储量大,成本低,吸湿性能好,可以大规模生产,并应用于广阔的领域。蒙脱石的吸水膨胀性以及海泡石的对人体危害的可疑性目前限制了它们的发展,坡缕石的无毒无膨胀性以及其他硅酸盐矿物属性可弥补它们在干燥剂领域的不足,推动硅酸盐矿物干燥剂工业的发展。


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