[發明專利]一種氯化物-碳質骨架復合吸附劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201010292942.3
• 申請日: 2010-09-27
• 公開（公告）號: CN101961644A
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發明（設計）人: 賴艷華;董震;呂明新
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/22;B01J20/32
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 王緒銀

技術領域

本發明屬于吸附制冷/熱泵、變壓吸附分離提純及蓄氫技術領域。特別涉及一種氯化物-碳質骨架復合吸附劑及其制備方法。

背景技術

隨著人們對節能環保認識的加深，低碳經濟將逐步成為全球意識形態和國際主流價值觀，低碳經濟以其獨特的優勢和巨大的市場已經成為世界經濟發展的熱點。目前主體制冷方式為電制冷，需要耗費大量高品位的電能。吸附制冷/熱泵技術由于其利用低品位熱源和太陽能等可再生能源作為驅動能源，并且使用水、氨和醇類等對環境友好性的天然物質作為制冷劑，已成為制冷領域研究和開發的一個熱點，其中研發性能優越的吸附劑對于該技術的應用影響很大。目前吸附制冷/熱泵采用的吸附劑主要有物理吸附劑、化學吸附劑和混合/復合吸附劑。其中物理吸附劑吸附量小，化學吸附劑會出現結塊、膨脹導致吸附劑傳質傳熱差且性能衰減嚴重。為解決這些缺點，綜合物理吸附劑和化學吸附劑的優點為一身，開發性能優越的混合/復合吸附劑成為當前吸附制冷研究的重要工作之一。目前研究較多的氯化鈣-活性炭混合吸附劑，采用簡單混合后利用水泥或石膏黏結固化成型，較好解決了化學吸附劑因膨脹結塊導致的吸附能力明顯下降的難題，大大提高了其抗衰減能力。但是簡單混合只是宏觀的混合，并不能完全克服氯化物微粒結塊現象，比如熱源溫度達到?；瘻囟雀浇苋菀自斐陕然镌谖⒖變炔繜Y成塊，吸附能力急劇下降。同時，氯化物負載量過高時會造成大量微孔堵塞，會減少同工況下的吸附量，降低傳質效率。通過加入水泥或石膏固化吸附劑，可提高換熱效率，但是降低了吸附劑的單位質量制冷量，增大了傳質阻力。目前國際上另外一種通用的吸附劑制作方法為多孔介質浸漬法，如Y.Zhong發表在《Applied?Thermal?Engineering》上的Isothermal?sorptioncharacteristics?of?the?BaCl₂-NH₃?pair?in?a?vermiculite?host?matrix一文中的氯化鋇/蛭石復合吸附劑制作方法，其研究結果表明這種方法制作的復合吸附劑具有傳質性能好、氯化鋇利用率高和氯化物不散落等優點。當負載量過大或采用粘結劑固化成型時，亦存在著堵塞微孔、影響吸附劑傳質能力現象。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種氯化物利用率高、傳質效果好且能顯著降低換熱器與吸附劑接觸熱阻的氯化物-碳質骨架復合吸附劑及其制備方法。

本發明是通過以下方式實現的：

一種氯化物-碳質骨架復合吸附劑，其特征是其原料和各組分配比如下：以碳質前驅物為基準，氯化物為其質量的0.5～2倍，粘結劑為其質量的0～25％，導熱材料為其質量的0～50％。其中碳質前驅物是對用來制作碳或者活性炭材料的原料統稱。

上述氯化物-碳質骨架復合吸附劑，其特征是：所述的碳質前驅物為果殼、果核、木材、秸稈、污泥、煙煤、無煙煤、褐煤、炭化料、紙漿的中的至少一種；所述氯化物為CaCl₂、MnCl₂、SrCl₂、FeCl₂、BaCl₂、PbCl₃之一；所述粘結劑為淀粉及淀粉醚、聚乙烯醇、纖維素醚(如甲基纖維素、乙基纖維素、羥甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素)、廢紙漿、煤焦油中的至少一種；所述導熱材料為銅、鐵、鋁、碳化硅等不與吸附工質對發生化學反應的強導熱材料的粉末或絲網。

上述氯化物-碳質骨架復合吸附劑的制備方法，其特征是包括以下步驟：

(1)破碎

將碳質前驅物粉碎成粒徑為20～400目的顆粒；

(2)制備浸漬液

用具有較高溶解度的溶液(如水和醇類)作為溶劑，氯化物作為溶質，制備浸漬液；所述浸漬液，其氯化物質量濃度為10～65％；

(3)浸漬

將步驟(1)制得的碳質前驅物的顆粒放入步驟(2)所制浸漬液浸漬，持續時間為2～24h，其浸漬溫度范圍為常溫～120℃；

(4)成型

烘干或風干由步驟(3)浸漬制得的碳質前驅物，加入導熱材料和粘結劑，糅合均勻后置入模具壓制成型或置入擠壓機擠壓成型；成型壓力為2～20MPa；

(5)干燥

鼓風干燥；鼓風干燥溫度為60～140℃，直至溶劑含量小于3％；

(6)炭化活化

在無氧或缺氧環境下炭化活化；其溫度為350～800℃，碳質前驅物燒失率小于85％。