复合干燥剂的制备及性能

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凹凸棒石粘土又称坡缕石或坡缕缟石,是一种具有层链状结构的含水富镁硅酸盐粘土矿物。它具有内部多孔道、比表面积大以及表面活性高等特性,因而有良好的物化性能,如吸附作用、催化作用、流变性和耐热性,被广泛应用于化工、造纸、农药及环保等领域。由于凹凸棒石粘土环保、廉价,并且具有优异的吸附性能以及流变性赋予的粘结性,可利用其作为载体合成复合干燥剂,应用于某些特定场合的干燥。  本文研究的主要内容是对凹凸棒石进行添加剂改性,制备复合干燥剂。从添加剂的选择、添加量以及干燥剂强度几方面确定复合干燥剂的组成和配比。通过对不同相对湿度下,吸附率、吸附速率、再生效果的考察,探索了复合干燥剂的性能。将其与传统干燥剂进行对比,初步探索了在变压吸附、中空玻璃等常用干燥场合的应用。实验使用粉末X射线衍射、扫描电镜、比表面积孔径分析仪等表征材料的晶体结构、形貌、孔径分布等。  本文研究取得的成果如下:  (1)以凹凸棒石为原料,选取氯化物A、氯化物B、氧化物C以及SiO2为添加剂,采用溶解-混合法制备复合干燥剂。所制复合干燥剂中上述添加剂与凹凸棒石粘土的质量比为12∶8∶6∶30∶44。原料凹凸棒石的SBET比表面积为103 m2/g,加入添加剂使其表面分散、表面活性增加,是一个简单的物理混合过程。  (2)将原料凹凸棒石写为AT,复合干燥剂AT-12%(质量分数)A-30%SiO2、AT-12%A-8%B-30%SiO2、AT-12%A-8%B-6%C-30%SiO2、AT-12%A-6%C-30%SiO2分别记为AT-1、AT-2、AT-3、AT-4。复合干燥剂最适宜的焙烧温度为300℃,此温度下测得AT-3吸湿效果最好,相对湿度75%及10%下吸湿率分别为69.46%、18.52%。加入添加剂提高了样品的吸湿率,相比较而言,相对湿度75%下氯化物B的作用明显,相对湿度10%下氧化物C的作用明显。  (3)绝对速率为样品吸湿率随时间变化关系,相对速率为样品吸湿率与平衡吸湿率比值随时间变化关系。复合干燥剂的绝对速率是AT-3最快,AT-1最慢,相对速率结果与之相反。复合干燥剂再生性能优异,脱附温度为80℃时,样品在相对湿度75%和10%下的脱附率分别达到90%及80%左右,并且样品重复吸湿率达平衡吸湿率的95%以上。  (4)本文所制复合干燥剂在不同相对湿度下的吸湿率均优于硅胶,其中AT-3在湿度75%和10%下的吸湿率分别为硅胶的2倍及3倍,脱附性能与硅胶相当,可替代硅胶用于一般干燥场合。对比中空玻璃常用干燥剂3A分子筛,AT-3在相对湿度10%下的吸湿率接近3A分子筛,且常温吸氮量低,并在样品吸附72h后仍有吸湿能力,可用作中空玻璃干燥剂。对比变压吸附常用干燥剂氧化铝,复合干燥剂在吸湿率、吸附速率、再生效果等方面均优于氧化铝,可应用于变压吸附中气体干燥。
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