[發明專利]一種吸附制冷用凹土基復合吸附劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201410308082.6
• 申請日: 2014-07-01
• 公開（公告）號: CN105233789A
• 公開（公告）日: 2016-01-13
• 發明（設計）人: 蔣壽悟
• 申請（專利權）人: 蔣壽悟
• 主分類號: B01J20/12
• 分類號: B01J20/12;B01J20/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種吸附制冷用吸附劑及其制備方法，尤其涉及一種吸附制冷用凹土基復合吸附劑及其制備方法，屬于化工領域中新型功能材料制備技術。

背景技術

固體吸附式制冷可采用熱能驅動，因此，其不僅可減緩電力供應的緊張，而且能有效利用大量低品位熱能。吸附式制冷的應用領域主要集中在中、低溫余熱、太陽能利用等方面，其中，160℃以下的中、低溫熱能利用是吸附式制冷競爭力較強的領域。在實用化方面，美國、法國、日本和英國等有小規模商品出現，國內上海交大也推出了低溫位熱源驅動的硅膠——水吸附冷水機組。但是，總地來說，該技術尚未大規模工業化，除了受到系統熱、質傳遞和循環方式的制約外，吸附材料的性能也是主要限制原因之一：吸附材料貯能密度較低、材料再生溫度較高等。

當前，制冷系統中以水為工質的吸附劑仍然限于分子篩和硅膠。分子篩具有獨特的非線性等溫吸附性質，具有工質循環量較大的優點；但是，分子篩再生溫度較高(通常在250-300℃)，難以有效利用較低品位的余熱、廢熱，特別是低于160℃的中、低溫余熱和太陽能等。硅膠在高于50℃時即開始脫附水分，但其孔徑較大，在低水汽分壓下吸附量較小，導致制冷循環量小，相同的制冷要求下設備體積較大；硅膠易破碎；同時，硅膠屬于生物惰性物質，廢棄后長期難以分解。

鑒于此，國內外學者進行了較多親水吸附劑改性的工作，對沸石采用離子交換或在沸石硅鋁骨架中引入新的原子等改善其吸附性能，采用溶膠-凝膠法和浸漬法在介孔和大孔材料中植入可溶性強吸濕性鹽等，通過幾種材料復配獲得一些折衷的吸附性能等，取得了一定的進展。

另一方面，一些天然粘土礦物(凹凸棒土、蒙脫土和海泡石等)由于其豐富的微孔結構，較大的比表面積，因而具有一定的吸水性能；同時，其具有優良的容水性能和粘結性能；此外還兼具生產成本低廉、易于分解、完全環保的性能，因此廣泛用于作分子篩粘結劑和吸附等領域。如能通過添加一些吸濕性物質，則可有效改善其吸水性能，國內對其用于干燥領域進行了一些探討，已有一些廠家開發出凹土基和蒙土基干燥劑投放市場。但是，目前有關這方面的高效吸附劑用于制冷系統尚不多見。德國Jaenchen等進行了凹土浸漬氯化鈣吸附劑用于吸附儲能和吸附熱泵的研究，制備的吸附劑中氯化鈣含量為30重量％，實驗結果表明其用于吸附熱泵，性能和吸濕鹽浸漬于中孔中的材料類似，除了溫度提升較小外，具有儲能密度高、再生溫度較低的優點。國內范廣能等進行了凹土添加一定的粘結劑制備吸附劑，用于制冷劑為水和乙醇的吸附制冷系統，范文元等也進行了類似的工作，但這些吸附劑吸附容量較小，用于制冷系統能量密度較低。

發明內容

本發明是為了克服上述技術所開發的吸附劑吸附容量小，成本高等不足而提出了一種吸附制冷用凹凸基復合吸附劑，本發明的另一目的是提供上述吸附制冷用凹凸基復合吸附劑的制備方法。

本發明的技術解決方案是：本發明利用無機強吸水劑較強的吸水性能，凹凸棒粘土豐富的微孔和礦物內部孔隙所形成的良好的容水、儲水性能，制備得到復合吸附劑用于水為制冷劑的吸附制冷系統。

本發明的具體的技術解決方案是：一種吸附制冷用凹土基復合吸附劑，其特征在于其原料各組分和配比如下：以復合吸附劑總重量為基準，凹凸棒土占73-87重量％，水溶性無機物強吸水劑占13-27重量％。

其中所述的水溶性無機物強吸水劑為堿金屬及堿土金屬鹵化物；所述的堿金屬及堿土金屬鹵化物優選為氯化鈣(CaCl₂)、氯化鍶(SrCl₂)、氯化鎂(MgCl₂)、氯化鋰(LiCl)或溴化鋰(LiBr)。

其中所述的凹凸棒土是一種以坡縷石——海泡石族為特征礦物的粘土礦，其中凹凸棒石礦物的含量為40％以上，或經過提純后達到40％以上，更合適的粘土礦物凹土含量為60％以上；凹凸棒粘土中可以含有不同比例的海泡石、蒙脫石以及其它常見的共生、伴生礦物，其中，包括海泡石、蒙脫石在內的粘土礦物總量為60％以上；凹凸棒石和海泡石的含量可以完全等量代替。本發明使用的凹凸棒石粘土國內江蘇盱眙、六合及安徽明光等地都有廉價、豐富的資源，市場獲得途徑廣泛。