硅胶干燥剂介绍

    硅胶基复合干燥剂研究表明，在多孔基质与吸湿盐构成的复合干燥剂的吸水过程中，多孔基质的吸水量仅贡献了总吸水量的6%~7%，故基质的作用主要在于增大吸湿盐与水蒸气的接触面积，改善复合干燥剂的吸附反应动力学特性。合适的基质能够使得吸湿盐更好地分布于基质的孔隙结构中，并能够更好地固定吸湿溶解后的吸湿盐，一定程度上避免盐溶液流出干燥剂表面，造成设备的腐蚀。因此，选择合适的基质与吸湿盐进行复合是提高复合干燥剂吸湿量、改善复合干燥剂吸附动力学特性的关键。

    硅胶因吸附性能优良，再生温度低，价格低廉，是应用最为广泛的复合干燥剂基质。硅胶颗粒的粒径是影响吸附床传热传质特性的重要因素，本课题组研究了硅胶颗粒粒径对其吸附床性能的影响。结果表明，当硅胶颗粒粒径分别为305µm、390µm、513µm和605µm时，硅胶的有效导热系数能够保持在一个相对稳定的值，进一步增大颗粒粒径为700µm时，有效导热系数明显下降，这主要是由于大粒径硅胶具有更高的孔隙率；而吸附床的渗透特性随着颗粒粒径的增大而提高。吸附床的输出功率随粒径的增大先增加而后减小。

    对于硅胶基复合干燥剂而言，不仅硅胶颗粒粒径对吸附性能具有重要影响，研究也表明，硅胶基质的孔尺寸和复合盐的种类是决定硅胶基复合干燥剂吸附特性的重要因素。选用微孔和介孔硅胶为基质，分别浸渍CaCl₂和LiBr溶液合成的复合干燥剂，其中CaCl2/硅胶复合干燥剂吸湿量最高能够达到0.75g/g，应用于吸附式空调系统中时，系统能够以较低温度的驱动热源运行。测试和分析了不同孔径硅胶（2~3nm，7~8nm，9~10nm）与不同吸湿盐LiCl、LiBr、CaCl₂复合形成的复合干燥剂的吸附特性。发现硅胶基质的孔尺寸和浸渍盐的种类都会影响复合干燥剂的吸附性能，孔径为2~3nm的微孔硅胶不适合用作复合基质材料，而LiCl作为浸渍盐的复合干燥剂具有最高的吸湿能力。

    采用溶胶凝胶法制备的硅胶-Na₂SO₄复合材料的吸湿能力达到了0.85g/g，明显超过硅胶和Na₂SO₄简单机械混合时线性叠加的吸附量0.66g/g。制备盐含量为34.5%的LiNO₃/硅胶复合材料，用于吸附机组中时能以65~75℃的热源驱动。另外，还有采用Ca(NO₃)₂作为浸渍盐与硅胶构成的复合材料，由于Ca(NO₃)₂比CaCl₂腐蚀性小，而且Ca(NO₃)₂/硅胶复合材料吸附水汽后能以较低温度的再生热源脱附，因此在吸附除湿空调应用中具有很好的开发前景。将LiCl+LiBr和CaCl₂+CaBr₂分别与硅胶复合，制备了多盐复合干燥剂，这种多盐复合的方式为开发新型复合干燥剂以满足特殊场合的应用提供了新的思路。制得的CaCl₂/硅胶/活性炭多基质复合干燥剂在水蒸气压力为900Pa、温度为27℃下的最大水汽吸附量达到了0.23g/g，是活性炭基质的9倍多。这些多盐复合与多基质复合的方式不但有利于提高干燥剂的吸湿量、改善其吸附动力学特性，而且也为新型干燥剂材料的开发指明了方向。硅胶作为基质的复合干燥剂，最大的缺点是存在液解问题，不但会造成金属设备的腐蚀，而且会导致吸湿过程中干燥剂盐含量减小，吸附能力降低。另外，这类复合干燥剂由于盐分子进入到硅胶内部孔隙中，吸水后产生的毛细力容易撑破硅胶的骨架，造成硅胶碎裂，影响系统的使用寿命。因此，在硅胶与吸湿盐进行复合时，需要合理控制好盐的含量。在避免复合干燥剂中吸湿盐液解问题的同时，不严重削弱其干燥除湿能力，仍是这类复合干燥剂研究的重点。