一种固化吸附剂强化传质方法技术

本发明专利技术公开了一种固化吸附剂强化传质方法，在固化吸附剂层间形成孔道作为吸附剂吸附/脱附过程传质通道，所述孔道在固化吸附剂制备烘干过程中由于固化吸附剂层内部分粘结剂分解挥发出来形成；或所述孔道在低温下水结晶升华并辅以静电场控制吸附剂层内冰晶结构，在固化吸附剂层内形成。本发明专利技术通过在固化吸附剂层间形成孔道降低固化吸附剂传质阻力来提高固化吸附剂吸附/脱附过程传质特性；所述的固化吸附剂层间的孔道不依靠其他多孔载体或添加其他成份形成，避免吸附剂层引入其他非吸附作用的物质而造成金属热容或吸附剂含量下降问题，具有成孔优势。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及吸附式制冷
，具体涉及一种固化吸附剂强化传质方法。
技术介绍
：固化吸附剂在提高吸附剂导热性能方面有出色的表现，但因加入粘结剂或者模具压制使得吸附剂孔内扩散、吸附剂层间扩散阻力增大，影响了固化吸附剂传质特性。可采用降低吸附剂层厚度来减少固化吸附剂传质阻力方法，但降低吸附剂层厚度又存在因吸附剂层厚度低导致吸附剂含量少从而无法达到吸附剂有效吸附量要求的问题。也可采用多孔材料为基体强化固化吸附剂传质性能，但是加入其他材料如泡沫金属、膨胀石墨等，可能会对金属热容、吸附剂量产生影响。
技术实现思路
：本专利技术的目的是针对上述固化吸附剂强化传质方法的不足，提供一种固化吸附剂强化传质方法，不引入其他多孔载体或物质成份，在固化吸附剂层间形成孔道作为吸附剂吸附/脱附过程传质通道，降低固化吸附剂传质阻力从而改善固化吸附剂传质性能。本专利技术是通过以下技术方案予以实现的：一种固化吸附剂强化传质方法，在固化吸附剂层间形成孔道作为吸附剂吸附/脱附过程传质通道，所述孔道在固化吸附剂制备烘干过程中由于固化吸附剂层内部分粘结剂分解挥发出来形成；或所述孔道在-40℃～0℃水结晶升华并辅以静电场控制吸附剂层内冰晶结构，在固化吸附剂层内形成。所述孔道在固化吸附剂制备烘干过程中由于固化吸附剂层内部分粘结剂分解挥发出来形成，具体过程如下：先将吸附剂与粘结剂均匀混合，再加入水充分搅拌，再倒入模具内，加压压片成型，而后取出在管式炉热处理，温度为100℃-250℃，同时用氮气吹扫，最终得到多孔固化吸附剂样品；所述吸附剂选自硅胶或沸石，所述粘结剂在100℃-250℃以下低温部分分解。当吸附剂选自硅胶时，所述粘结剂为100℃-200℃以下低温部分分解；当吸附剂选自沸石时，所述粘结剂为100℃-250℃以下低温部分分解。优选地，所述粘结剂为羧甲基纤维素。所述孔道在固化吸附剂制备烘干过程中利用粘结剂在100℃-250℃以下低温部分分解特性，固化吸附剂层内部分粘结剂分解挥发出来，形成孔道。该成孔方法不依靠多孔载体，也不存在采用发泡剂方法存留其他物质，避免吸附剂层引入其他非吸附作用的物质而造成吸附剂含量下降问题。所述孔道在-40℃～0℃水结晶升华并辅以静电场控制吸附剂层内冰晶结构，在固化吸附剂层内形成，具体过程如下：将吸附剂、粘结剂、水混合，充分混合后，倒入不锈钢模具，在-40℃～0℃低温干燥，并加入静电场，静电场方向与温度场方向可调，静电场电场强度为10×103V/m-50×103V/m，冷冻干燥4-10小时，再放入100℃-250℃恒温干燥箱内干燥，即制成多孔固化吸附剂；所述吸附剂选自硅胶或沸石时，粘结剂为聚乙烯吡咯烷酮。利用低温下(-40℃～0℃)水结晶升华并辅以静电场控制吸附剂层内冰晶结构，在固化吸附剂层内形成孔道。该方法得到的多孔固化吸附剂具备高孔隙率、传质速率快等特点。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术通过在固化吸附剂层间形成孔道作为吸附剂吸附/脱附过程传质通道，降低固化吸附剂传质阻力来提高固化吸附剂吸附/脱附过程传质特性；所述的固化吸附剂层间的孔道不依靠其他多孔载体或添加其他成份形成，避免吸附剂层引入其他非吸附作用的物质而造成金属热容或吸附剂含量下降问题，具有成孔优势。附图说明：图1是羧甲基纤维素热解曲线图；图2是实施例1得到的硅胶多孔固化吸附剂样品与对比例1得到的PVP普通固化吸附剂样品吸附性能图；图3是实施例1得到的硅胶多孔固化吸附剂SEM图片。具体实施方式：以下是对本专利技术的进一步说明，而不是对本专利技术的限制。实施例1：孔道在固化吸附剂制备烘干过程中形成吸附剂采用硅胶，粘结剂采用羧甲基纤维素(CMC)，具体制备方法如下：先将5g硅胶与0.5gCMC均匀混合，再加入5ml水充分搅拌，再倒入模具内，加压，压力为10KN，压片成型，而后取出在管式炉热处理，温度为200℃，同时用氮气吹扫，最终得到硅胶多孔固化吸附剂样品(其SEM图片参见图3)。图1为羧甲基纤维素(CMC)热解曲线。对比例1：采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为粘结剂先将5g硅胶与0.5g克PVP均匀混合，再加入5ml水充分搅拌，再倒入模具内，加压，压力为10KN，压片成型，而后取出在管式炉热处理，温度为200℃，同时用氮气吹扫，最终得到PVP普通固化吸附剂样品。图2为实施例1和对比例1得到的两种固化吸附剂样品的吸附性能图。从图2中可知，实施例1得到的硅胶多孔固化吸附剂的平衡吸附量要高于对比例1得到的PVP普通固化吸附剂的平衡吸附量。表1其中τx＝0.1(min)代表吸附剂吸附量为0.1g/g时所需要的时间，x∞代表吸附剂平衡吸附量。表1为实施例1和对比例1得到的两种固化吸附剂特征时间对比，从表1中可知，在吸附量为0.1g/g时，实施例1得到的硅胶多孔固化吸附剂所需时间为11.5分钟，而对比例1得到的PVP普通固化吸附剂则需35.8分钟，实施例1得到的硅胶多孔固化吸附剂吸附速率要远高于对比例1得到的PVP普通固化吸附剂。本申请得到的多孔固化吸附剂具备高孔隙率、传质速率快等特点。实施例2：孔道在固化吸附剂制备烘干过程中形成吸附剂采用沸石，粘结剂采用羧甲基纤维素(CMC)，具体制备方法如下：先将5g沸石与0.5gCMC均匀混合，再加入5ml水充分搅拌，再倒入模具内，加压，压力为15KN，压片成型，而后取出在管式炉热处理，温度为250℃，同时用氮气吹扫，最终得到沸石多孔固化吸附剂样品。实施例3：孔道在-40℃-0℃水结晶升华并辅以静电场控制吸附剂层内冰晶结构，在固化吸附剂层内形成。吸附剂采用硅胶，粘结剂采用聚乙烯吡咯烷酮，具体制备方法如下：现将20g硅胶、2g聚乙烯吡咯烷酮、2g去离子水混合，采用螺旋桨搅拌器搅拌均匀，充分混合后，倒入不锈钢模具，在-20℃低温干燥，并加入静电场，静电场方向与温度场方向可调，静电场电场强度为20×103V/m,冷冻干燥6小时，再放入100℃恒温干燥箱内干燥，即制成多孔固化吸附剂。实施例4：孔道在-40℃-0℃水结晶升华并辅以静电场控制吸附剂层内冰晶结构，在固化吸附剂层内形成。吸附剂采用沸石，粘结剂采用聚乙烯吡咯烷酮，具体制备方法如下：现将20g沸石、2g聚乙烯吡咯烷酮、2g去离子水混合，采用螺旋桨搅拌器搅拌均匀，充分混合后，倒入不锈钢模具，在-15℃低温干燥，并加入静电场，静电场方向与温度场方向可调，静电场电场强度为25×103V/m,冷冻干燥8小时，再放入200℃恒温干燥箱内干燥，即制成多孔固化吸附剂。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固化吸附剂强化传质方法，其特征在于，在固化吸附剂层间形成孔道作为吸附剂吸附/脱附过程传质通道，所述孔道在固化吸附剂制备烘干过程中由于固化吸附剂层内部分粘结剂分解挥发出来形成；或所述孔道在‑40℃～0℃水结晶升华并辅以静电场控制吸附剂层内冰晶结构，在固化吸附剂层内形成。

【技术特征摘要】
1.一种固化吸附剂强化传质方法，其特征在于，在固化吸附剂层间形成孔道作为吸附剂吸附/脱附过程传质通道，所述孔道在固化吸附剂制备烘干过程中由于固化吸附剂层内部分粘结剂分解挥发出来形成；或所述孔道在-40℃～0℃水结晶升华并辅以静电场控制吸附剂层内冰晶结构，在固化吸附剂层内形成。2.根据权利要求1所述固化吸附剂强化传质方法，其特征在于，所述孔道在固化吸附剂制备烘干过程中由于固化吸附剂层内部分粘结剂分解挥发出来形成，具体过程如下：先将吸附剂与粘结剂均匀混合，再加入水充分搅拌，再倒入模具内，加压压片成型，而后取出在管式炉热处理，温度为100℃-250℃，同时用氮气吹扫，最终得到多孔固化吸附剂样品；所述吸附剂选自硅胶或沸石，当吸附剂选自硅胶时，所述粘结剂为100℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：何兆红，黄宏宇，大坂侑吾，呼和涛力，邓立生，小林敬幸，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44