[发明专利]硫化石墨硅胶氯化锂固化复合除湿剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种硫化石墨硅胶氯化锂固化复合除湿剂的制备方法，包括以下步骤：配制氯化锂水溶液；将硅胶和硫化石墨浸入氯化锂水溶液中，浸渍时间为2～48h，浸渍结束后，去除氯化锂水溶液，再均匀搅拌；将所得的复合除湿剂导入压块模具进行压制；将压制完成的固化复合除湿剂放入烘箱内烘干，得到硫化石墨‑硅胶氯化锂固化复合除湿剂。本发明充分利用硫化石墨固化后的高热导率和氯化锂盐的高吸湿性，在实现硅胶热导率和吸湿性的同时，又降低了硅胶吸湿后的破碎率。

技术领域

本发明涉及的是一种复合材料技术领域的除湿剂及其制备方法，具体涉及一种硫化石墨硅胶氯化锂固化复合除湿剂及其制备方法。

背景技术

固体除湿空调技术采用除湿剂处理空气中的水蒸气，实现潜热和显热负荷的分开处理，弥补了常规蒸汽压缩式空调系统处理湿负荷的不足。同时能充分利用60～150℃的低品位热能，如工业、生活废热或太阳能、地热等可再生能源，用于除湿剂的再生，有着良好的节能特性。但除湿剂在固体除湿过程中释放出的吸附热不仅会增加后续需处理的显热负荷，还会引起除湿剂再生温度的升高，此外，较大的系统尺寸和较低的显热处理效率限制了固体除湿空调技术的发展和应用。为解决这些问题，一种基于除湿换热器(将固体除湿材料涂覆到管翅式换热器的外表面)的新型固体除湿空调系统被提出。其中，除湿材料的吸湿和再生性能的好坏对除湿换热器的除湿性能有着重要影响。硅胶以其安全无毒、价格低廉，热物性稳定等优点被广泛应用于除湿换热器系统：Zhao等在Applied Thermal Engineering发表的Experimental investigation on a desiccant dehumidification unit usingfin-tube heat exchanger with silica gel coating(2014,63(1)：52-58)以及Bongs等在Solar Energy上发表的Advanced performance of an open desiccant cycle withinternal evaporative cooling(2014,104：103-114)。但是硅胶除湿剂主要存在以下两大问题；1)吸附量不高，无法满足高湿气候条件下的除湿要求；2)热导率低，吸湿后释放的吸附热无法及时排出，导致硅胶吸湿后易破碎。为提高硅胶的吸湿性能，有效的方法之一是向多孔硅胶内浸入吸湿性能较强的安全无毒无机盐如CaCl₂、LiCl、MgSO4、MgCl₂、LiBr等进行改性。Jiang等在International Journal of Refrigeration发表的Experimentalinvestigation and analysis of composite silica-gel coated fin-tube heatexchangers(2015.51:169-179)，申请者本人在Chemical Engineering Science发表的Performance study of composite silica gels with different pore sizes anddifferent impregnating Hygroscopic salts(2014.120(16):1-9),均表明经吸湿性无机盐改性后，复合硅胶的吸湿性能有着数倍提升。但是这类复合硅胶干燥剂仍未能解决硅胶热导率低，无法及时排出吸附热导致的硅胶颗粒吸湿后易破裂的问题。此外，浸渍的盐颗粒在高湿工况下出现过量吸湿液解，存在腐蚀系统的隐患。为提高硅胶等多孔材料热导率，向多孔材料中混合高热导率材料并进行固化是一种有效方法。Wang等在Applied ThermalEngineering发表的Two types of natural graphite host matrix for compositeactivated carbon adsorbents.(2013.50:p.1652-1657)中，分别向活性炭中添加膨胀石墨和硫化石墨并固化，结果显示添加硫化石墨的活性炭固化后热导率提升更大。申请者本人在International Journal of Heat and Mass Transfer上发表的Thermalconductivity,pore structure and adsorption performance of compact compositesilica gel(2014.68:435-443)中，制备了硅胶-硫化石墨固化混合吸附剂，该固化吸附剂由硅胶和硫化石墨混合压制而成，其中硫化石墨质量分数为20-50％，固化吸附剂密度在210-558kg/m³之间，通过优化硫化石墨质量分数和固化密度(硫化石墨质量分数为50％，固化密度为448kg/m³的热导率最佳；而硫化石墨质量分数为75％，固化密度为448kg/m³的平衡除湿量最大)，提升硅胶的热导率。固化混合吸附剂热导率最高可较硅胶能提升270多倍。但是由于硫化石墨本身不吸湿，该固化吸附剂未能改善硅胶的低吸湿量。可以发现，现有的材料和制备方法未能同时解决硅胶吸附量不高和吸湿后易破碎的不足。