专利名称：膨胀石墨-氯化物复合吸附剂的制备方法
技术领域：
本发明涉及的是一种传热材料技术领域的制备方法，具体是一种膨胀石墨-氯 化物复合吸附剂的制备方法。
技术背景随着人们对节约能源、保护环境的认识加深，对于现有废热的利用也受到了 广泛的关注。在工业生产中，每年有大量的工业余热没有得到合理、有效的利用， 造成了浪费和环境污染。通过对这些余热的利用，可减少工业生产对环境的污染； 而且余热的利用带来一定的经济价值，如制冷、热泵和热变温等，降低了工业 生产的成本，提升企业的社会价值，因此受到了广泛的关注。吸附系统(气固反 应系统)由热量驱动，利用吸附剂的吸附作用，实现制冷、热泵和热变温等的系 统。与吸收系统相比，吸附系统对电力的消耗小，没有系统工质结晶和高温热腐 蚀等问题，且具有更大的工作温区，因此是一种具有广泛商业应用前景的节能产 品。但是，吸附系统中的吸附剂存在传热、传质性能较差，吸附剂易结块，吸附 性能衰减等问题，导致了系统性能较低。因此，需要对吸附剂的传热、传质性能 进行强化；同时稳定吸附剂的吸附性能。经对现有技术文献的检索发现，中国专利公开号CN1613551，专利名称为氯 化钙-膨胀石墨混合吸附剂，该专利首先将膨胀石墨与氯化钙的水溶液进行混合， 然后烘干混合物，最后压制成块；在吸附剂的制备过程中，避免了真空干燥的过 程。将氯化钙分散分布于吸附剂中，避免了吸附剂的结块现象，因此吸附剂的吸 附性能较稳定。但该专利的不足之处在于吸附剂并没有建立明确的膨胀石墨骨 架，因此膨胀石墨对吸附剂传热性能强化的作用没有得到充分利用，其传热性能 还有进一步提升的空间。发明内容本发明针对上述现有技术的不足，提出了一种膨胀石墨-氯化物复合吸附剂的 制备方法，使其在膨胀石墨压块中浸入氯化物，利用膨胀石墨压块的高传热性能提高吸附剂的导热系数，利用膨胀石墨压块的多孔结构，提高吸附剂的传质性能， 避免吸附剂结块，同时提高吸附剂性能的稳定性。本发明是通过以下技术方案实现的，具体包括如下步骤步骤一，将膨胀石墨加热膨胀，制成膨胀石墨颗粒；所述加热膨胀，其温度为400。C 80(TC。所述加热膨胀，其持续时间为10 min 20min。步骤二，将步骤一制得的膨胀石墨颗粒置于模具中，压制膨胀石墨颗粒为膨 胀石墨压块；所述压制，其压制压强5 MPa 15MPa。所述膨胀石墨压块，其表观密度为100 kg. m—3 300kg. m—3。步骤三，采用水或乙醇作为溶剂，配置氯化物溶液；所述氯化物，为CaCl2、 MnCl2、 SrCl2、 FeCl2、 BaCl2、 PbCl3之一。步骤四，将步骤二制备的膨胀石墨压块浸入步骤三制备的氯化物溶液中，获 得浸有氯化物溶液的膨胀石墨压块；步骤五，将浸有氯化物溶液的膨胀石墨压块烘干，去除自由态溶剂分子，然 后置于保护气体中烘干，去除结晶态溶剂分子，制得膨胀石墨-氯化物复合吸附剂。所述将浸有氯化物溶液的膨胀石墨压块烘干，其温度为8(TC 10(TC。所述置于保护气体中烘干，其温度为20(TC 25(TC。所述保护气体，为氮气或惰性气体。所述膨胀石墨-氯化物复合吸附剂，其中膨胀石墨质量含量为30% 70%，余量 为氯化物。与现有技术相比，本发明的有益效果具体如下通过将氯化物浸入膨胀石墨 压块，提高吸附剂的传热和传质性能；实现高导热系数的膨胀石墨压块对吸附剂 传热性能的强化作用；膨胀石墨压块为气体在吸附剂内部流动提供通道，提高吸 附剂的传质性能；由于氯化物分散分布于膨胀石墨压块中，避免了结块现象的发 生，因此吸附剂的性能更稳定，单位体积的吸附剂填充量也得到提高。本发明制 得的吸附剂的导热系数可达16W/nT1. K—'，渗透率可达10—13m2。
图l为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案 为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护 范围不限于下述的实施例。实施例一如图1所示，在温度80(TC加热石墨20min，制成膨胀石墨颗粒；将膨胀石墨 颗粒置于模具中，在模具压力5MPa条件下，压制膨胀石墨颗粒为膨胀石墨压块， 使其具有100kg.m—3的表观密度。将膨胀石墨压块浸入SrCl2水溶液中，获得浸有 SrCl2水溶液的膨胀石墨压块。在10(TC烘干浸有SrCl2水溶液的膨胀石墨压块，去 除其中的自由态水分子；然后在N2保护中利用20(TC烘干，去除其中的结晶态水 分子，获得膨胀石墨-SrCl2复合吸附剂。本实施例中制备的膨胀石墨-SrCl2复合吸附剂，其膨胀石墨表观密度为 100kg.m—^其膨胀石墨在复合吸附剂中的质量分数为30y。;其导热系数达7W.m—\ K—、 其气体渗透率达10—13m2。在吸附式空调工况，采用此例中的复合吸附剂，SrCL的 体积填充量可达58%，因此，吸附式空调系统相应的体积制冷量将提高58%。实施例二如图1所示，在温度60(TC加热石墨15min，制成膨胀石墨颗粒；将膨胀石墨 颗粒置于模具中，在模具压力lOMPa条件下，压制膨胀石墨颗粒为膨胀石墨压块， 使其具有200kg.i^的表观密度。将膨胀石墨压块浸入CaCl2乙醇溶液中，获得浸 有CaCl2乙醇溶液的膨胀石墨压块。在9(TC烘干浸有CaCl2乙醇溶液的膨胀石墨压 块，去除其中的自由态乙醇分子；而后在N2保护中利用25(TC烘干，去除其中的 结晶态乙醇分子；获得膨胀石墨-CaCl2复合吸附剂。本实施例中制备的膨胀石墨-CaCl2复合吸附剂，其膨胀石墨表观密度为 200kg.m—3，其膨胀石墨在复合吸附剂中的质量分数为50%;其导热系数达 10W.m—、K—'，其气体渗透率达6*10—15m2。在吸附式制冷工况，采用此例中的复合吸 附剂，CaCl2的体积填充量可达50%;因此，吸附式制冷系统相应的体积制冷量将 提高50%。实施例三如图1所示，在温度400。C加热石墨lOmin，制成膨胀石墨颗粒；将膨胀石墨颗粒置于模具中，在模具压力15MPa条件下，压制膨胀石墨颗粒为膨胀石墨压块， 使其具有300kg.m—3的表观密度。将膨胀石墨压块浸入MnCl2水溶液中，获得浸有 MnCl2水溶液的膨胀石墨压块。在8(TC烘干浸有MnCl2水溶液的膨胀石墨压块，去 除其中的自由态水分子；而后在Ai"保护中利用20(TC烘干，去除其中的结晶态水 分子；获得膨胀石墨-MnCl2复合吸附剂。本实施例中制备的膨胀石墨-MnCl2复合吸附剂，其膨胀石墨表观密度为 300kg.m—3，其膨胀石墨在复合吸附剂中的质量分数为70%;其导热系数达 16W.m:IT1，其气体渗透率达10—15m2。在吸附式制冰工况，采用此例中的复合吸附 剂，MnCl2的体积填充量可达43%;因此，吸附式制冰系统相应的体积制冷量将提 高43%。实施例四如图1所示，在温度700'C加热石墨15min，制成膨胀石墨颗粒；将膨胀石墨 颗粒置于模具中，在模具压力10MPa条件下，压制膨胀石墨颗粒为膨胀石墨压块， 使其具有250kg.m—3的表观密度。将膨胀石墨压块浸入FeCl2水溶液中，获得浸有 FeCl2水溶液的膨胀石墨压块。在8(TC烘干浸有MnCl2水溶液的膨胀石墨压块，去 除其中的自由态水分子；而后在Ar保护中利用20(TC烘干，去除其中的结晶态水 分子；获得膨胀石墨-FeCl2复合吸附剂。本实施例中制备的膨胀石墨-MnCl2复合吸附剂，其膨胀石墨表观密度为 250kg.m—3，其膨胀石墨在复合吸附剂中的质量分数为60%;其导热系数达 12W.m—'.K—、其气体渗透率达4*10—15m2。在吸附式制冰工况，采用此例中的复合吸 附剂，FeCl2的体积填充量可达45%;因此，吸附式制冰系统相应的体积制冷量将 提高45%。
权利要求
1、一种膨胀石墨-氯化物复合吸附剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤步骤一，将膨胀石墨加热膨胀，制成膨胀石墨颗粒；步骤二，将步骤一制得的膨胀石墨置于模具中，压制膨胀石墨颗粒为膨胀石墨压块；步骤三，采用水或乙醇作为溶剂，配置氯化物溶液；步骤四，将步骤二制备的膨胀石墨压块浸入步骤三制备的氯化物溶液中，获得浸有氯化物溶液的膨胀石墨压块；步骤五，将浸有氯化物溶液的膨胀石墨压块烘干，去除自由态溶剂分子，然后置于保护气体中烘干，去除结晶态溶剂分子，制得膨胀石墨-氯化物复合吸附剂；所述膨胀石墨-氯化物复合吸附剂，其中膨胀石墨质量含量为30％～70％，余量为氯化物。
2、 根据权利要求1所述的膨胀石墨-氯化物复合吸附剂的制备方法，其特征 是，所述加热膨胀，其温度为400。C 80(TC。
3、 根据权利要求1或2所述的膨胀石墨-氯化物复合吸附剂的制备方法，其 特征是，所述加热膨胀，其持续时间为10 min 20min。
4、 根据权利要求1所述的膨胀石墨-氯化物复合吸附剂的制备方法，其特征 是，所述压制，其压强5 MPa 15MPa。
5、 根据权利要求1所述的膨胀石墨-氯化物复合吸附剂的制备方法，其特征 是，所述膨胀石墨压块，其表观密度为100 kg. m—3 300kg. m—3。
6、 根据权利要求1所述的膨胀石墨-氯化物复合吸附剂的制备方法，其特征 是，所述氯化物，为CaCL、 MnCl2、 SrCl2、 FeCl2、 BaCl2、 PbCl'3之一。
7、 根据权利要求1所述的膨胀石墨-氯化物复合吸附剂的制备方法，其特征 是，所述保护气体，为氮气或惰性气体。
全文摘要
一种能源技术领域的膨胀石墨-氯化物复合吸附剂的制备方法，包括如下步骤步骤一，将膨胀石墨加热膨胀，制成膨胀石墨颗粒；步骤二，膨胀石墨颗粒置于模具中，压制膨胀石墨颗粒为膨胀石墨压块；步骤三，采用水或乙醇作为溶剂，配置氯化物溶液；步骤四，将步骤二制备的膨胀石墨压块浸入步骤三制备的氯化物溶液中，获得浸有氯化物溶液的膨胀石墨压块；步骤五，将浸有氯化物溶液的膨胀石墨压块烘干，然后置于保护气体中烘干，即制得本发明的膨胀石墨-氯化物复合吸附剂。本发明方法提高了吸附剂的传热和传质性能。
文档编号F25B15/00GK101249420SQ200710171229
公开日2008年8月27日 申请日期2007年11月29日 优先权日2007年11月29日
发明者鹏 张, 城 汪, 王如竹 申请人:上海交通大学