[发明专利]一种吸附制冷用凹土基复合吸附剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸附制冷用吸附剂及其制备方法，尤其涉及一种吸附制冷用凹土基复合吸附剂及其制备方法，属于化工领域中新型功能材料制备技术。

背景技术

固体吸附式制冷可采用热能驱动，因此，其不仅可减缓电力供应的紧张，而且能有效利用大量低品位热能。吸附式制冷的应用领域主要集中在中、低温余热、太阳能利用等方面，其中，160℃以下的中、低温热能利用是吸附式制冷竞争力较强的领域。在实用化方面，美国、法国、日本和英国等有小规模商品出现，国内上海交大也推出了低温位热源驱动的硅胶——水吸附冷水机组。但是，总地来说，该技术尚未大规模工业化，除了受到系统热、质传递和循环方式的制约外，吸附材料的性能也是主要限制原因之一：吸附材料贮能密度较低、材料再生温度较高等。

当前，制冷系统中以水为工质的吸附剂仍然限于分子筛和硅胶。分子筛具有独特的非线性等温吸附性质，具有工质循环量较大的优点；但是，分子筛再生温度较高(通常在250-300℃)，难以有效利用较低品位的余热、废热，特别是低于160℃的中、低温余热和太阳能等。硅胶在高于50℃时即开始脱附水分，但其孔径较大，在低水汽分压下吸附量较小，导致制冷循环量小，相同的制冷要求下设备体积较大；硅胶易破碎；同时，硅胶属于生物惰性物质，废弃后长期难以分解。

鉴于此，国内外学者进行了较多亲水吸附剂改性的工作，对沸石采用离子交换或在沸石硅铝骨架中引入新的原子等改善其吸附性能，采用溶胶-凝胶法和浸渍法在介孔和大孔材料中植入可溶性强吸湿性盐等，通过几种材料复配获得一些折衷的吸附性能等，取得了一定的进展。

另一方面，一些天然粘土矿物(凹凸棒土、蒙脱土和海泡石等)由于其丰富的微孔结构，较大的比表面积，因而具有一定的吸水性能；同时，其具有优良的容水性能和粘结性能；此外还兼具生产成本低廉、易于分解、完全环保的性能，因此广泛用于作分子筛粘结剂和吸附等领域。如能通过添加一些吸湿性物质，则可有效改善其吸水性能，国内对其用于干燥领域进行了一些探讨，已有一些厂家开发出凹土基和蒙土基干燥剂投放市场。但是，目前有关这方面的高效吸附剂用于制冷系统尚不多见。德国Jaenchen等进行了凹土浸渍氯化钙吸附剂用于吸附储能和吸附热泵的研究，制备的吸附剂中氯化钙含量为30重量％，实验结果表明其用于吸附热泵，性能和吸湿盐浸渍于中孔中的材料类似，除了温度提升较小外，具有储能密度高、再生温度较低的优点。国内范广能等进行了凹土添加一定的粘结剂制备吸附剂，用于制冷剂为水和乙醇的吸附制冷系统，范文元等也进行了类似的工作，但这些吸附剂吸附容量较小，用于制冷系统能量密度较低。

发明内容

本发明是为了克服上述技术所开发的吸附剂吸附容量小，成本高等不足而提出了一种吸附制冷用凹凸基复合吸附剂，本发明的另一目的是提供上述吸附制冷用凹凸基复合吸附剂的制备方法。

本发明的技术解决方案是：本发明利用无机强吸水剂较强的吸水性能，凹凸棒粘土丰富的微孔和矿物内部孔隙所形成的良好的容水、储水性能，制备得到复合吸附剂用于水为制冷剂的吸附制冷系统。

本发明的具体的技术解决方案是：一种吸附制冷用凹土基复合吸附剂，其特征在于其原料各组分和配比如下：以复合吸附剂总重量为基准，凹凸棒土占73-87重量％，水溶性无机物强吸水剂占13-27重量％。

其中所述的水溶性无机物强吸水剂为碱金属及碱土金属卤化物；所述的碱金属及碱土金属卤化物优选为氯化钙(CaCl₂)、氯化锶(SrCl₂)、氯化镁(MgCl₂)、氯化锂(LiCl)或溴化锂(LiBr)。

其中所述的凹凸棒土是一种以坡缕石——海泡石族为特征矿物的粘土矿，其中凹凸棒石矿物的含量为40％以上，或经过提纯后达到40％以上，更合适的粘土矿物凹土含量为60％以上；凹凸棒粘土中可以含有不同比例的海泡石、蒙脱石以及其它常见的共生、伴生矿物，其中，包括海泡石、蒙脱石在内的粘土矿物总量为60％以上；凹凸棒石和海泡石的含量可以完全等量代替。本发明使用的凹凸棒石粘土国内江苏盱眙、六合及安徽明光等地都有廉价、丰富的资源，市场获得途径广泛。