[發明專利]一種用于空氣取水的高效吸附劑

無效

• 申請號: 201210509929.8
• 申請日: 2012-11-28
• 公開（公告）號: CN103949208A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 魏李琳
• 申請（專利權）人: 魏李琳
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;E03B3/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及吸濕材料領域，尤其涉及一種用于空氣取水的高效吸附劑。

背景技術

隨著全球經濟的迅猛發展和人口的爆炸性增長，人類對淡水資源的需求急劇增加，加之在世界的許多地方由于水資源保護意識不夠所造成的淡水資源嚴重浪費和水污染現象，使得原本就不豐富的淡水資源更加稀少。然而淡水資源就像空氣一樣是人類賴以生存的必要條件。目前通過傳統方式，如開采地下水、抽取河流水、海水淡化等已難以滿足人類的淡水需求。所以隨著時間的推移人們不得不面對著淡水資源匱乏的巨大問題。同時隨著技術的進步，人類在淡水資源缺乏的地方(如沙漠)活動越來越頻繁，這些活動都離不開淡水的供應保障，因此，如何在上述地區有效的獲取淡水資源來取代原先落后的供水途徑，已經成為人類共同擔心和急需解決的難題。除了自然存在的傳統形式的淡水資源外，在空氣中所含有的水蒸氣也可以成為淡水資源的重要來源，大氣中的淡水資源是全球水循環的必經途徑，可見大氣中淡水資源的水量之大。因此，空氣取水技術理所當然的成為當前的研究熱點問題。

在全球淡水資源浪費及污染嚴重而導致淡水缺乏的大背景下產生的，作為未來取水的一種可行的途徑，空氣取水技術一經出現，便受到各國的重視，紛紛作為研究重點。在這方面我國做的比較早，也取得了不少的突破。早在1992年喬力等人就提出了高效太陽能吸附式空氣取水方案，并進行了后續研究。近年來國外的一些研究者發現生活在納米比亞沙漠的Stenocara甲蟲可利用它特殊的背部表面自動獲取空氣中的水分，來滿足生存所需。這也為空氣取水開拓了一個新的途徑。

空氣作為自然界水循環過程中水蒸氣存在的一種介質，攜帶水蒸氣完成循環。采取一定方法收集空氣中的水資源并加以利用，即為空氣取水技術根據采用方法不同，空氣取水技術可分為傳統方法和非傳統方法兩類。傳統方法為大氣降水。非傳統方法包括制冷結露法、吸附法和聚霧取水法。

吸附法是將含濕空氣流過吸附劑，其中的水蒸氣被吸附，然后加熱吸附使水分脫附，從而得到淡水。為提高該方法的取水率，研究重點側重于高效吸附劑的開發，其中單位質量吸附劑獲得最大循環出水量是關鍵問題之一。這方面國內外都有研究。比如ARISTOV等配制出了無機鹽(CaCl2、SrCL2、Na2SO4等)與直徑為0.25～0.5mm的粉末狀硅膠的復合材料。國內學者同樣進行了諸多工作，已研制出新型復合吸附劑SiO2xH2OyCaCl2，并模擬塔克拉瑪干沙漠地區的氣候條件(空氣溫度25℃、相對濕度40％)，進行了等溫等壓的吸附量測試實驗及解吸速度實驗，效果良好。

目前空氣取水的研究趨勢主要集中在采用新的技術形式以提高其取水率，并拓寬其應用范圍方面。對吸附法而言，高效吸附劑的開發是提高其取水率的主要方式。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種更為經濟和高效的吸附劑，從而使空氣取水的成本降低。

為解決上述技術問題，本發明提出了一種用于空氣取水的吸附劑，該吸附劑由蒙脫石、纖維紙和活性炭組成，蒙脫石所占的比例(重量)為40％～60％、纖維紙所占的比例(重量)為20％～50％和活性炭所占的比例(重量)為1％～20％。

其中蒙脫石的化學式為Ex(H₂O)₄{(Al₂-x，Mgx)₂[(Si，Al)₄O₁₀](OH)₂}，式中E為層間可交換陽離子，可為Na+、Ca2+，K+或Li+；x為E作為一價陽離子時單位化學式的層電荷數，其值在0.2～0.6之間。

通過實驗發現蒙脫石和纖維紙均能達到理想的脫附率。蒙脫石吸附率為15％，而材料纖維紙為50％。蒙脫石雖然吸附率僅為15％，但其價格便宜(1.3元/斤)、制造方便，容易再生、有良好的機械強度等，且具有對水汽的凈化能力，利于大面積推廣。而纖維紙價格雖然貴些(每片9g/0.5元合)，但其除了吸濕能力強之外，同時兼有吸水作用，在空氣濕度高的條件下，可充分吸收水分和水蒸氣。但是他們的缺點也是明顯的，大量的材料蒙脫石才能吸收目標量的水汽，如果成型的設備中大量使用材料蒙脫石的話，會導致設備過于笨重。材料纖維紙是有機高分子材料，通過實驗測定其重復性不理想，同時由于其造價過于昂貴，也制約著它的使用。

由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明通過結合蒙脫石和纖維紙兩種吸濕材料組合成一種用于空氣取水的高效吸附劑，本發明提供的該吸附劑的吸水率得到極大提高，同時又能降低成本，從而使空氣取水技術能低成本地投入應用。