专利名称：一种制冷复合吸附剂及其制备方法
技术领域：
本发明属于物理吸附贮能制冷技术领域，尤其涉及一种用于物理吸附制冷的复合 材料。
背景技术：
吸附制冷是利用吸附剂对制冷剂的吸附和制冷剂的蒸发过程实现制冷，吸附完成 后用热能(例如太阳能或废热)令制冷剂从吸附剂中解吸并冷凝，完成吸附剂的再生。与 传统的压缩制冷相比，吸附制冷不需要压缩机，而且可以利用太阳能和废热，能有效利用能 源，降低能耗。吸附制冷系统采用的制冷剂一股是水和氨等天然物质，不会造成臭氧层破坏 和温室效应。吸附根据其原理可分为物理吸附和化学吸附。在化学吸附中，由于吸附剂与制冷 剂间产生化学键，化学吸附剂比较难再生。而且化学吸附剂存在结块和膨胀的问题，影响其 传质和传热。物理吸附剂一股是多孔物料，在物理吸附过程中，制冷剂只是附着在吸附剂的 边面，并不会和吸附剂发生反应，因此物理吸附剂比较容易再生。物理吸附的另一个优点是 它的孔径可以通过化学手段调节，可以适应不同的系统要求。尽管采用物理吸附剂作为工质的吸附制冷系统具有节能环保等优点，但目前吸附 制冷系统的效率比较低，阻碍了其进一步发展。制约吸附制冷系统效率的其中一个因素是 吸附剂的性能(饱和吸水量和吸水速率)。单位吸附剂的制冷量是衡量吸附制冷系统的一 个重要指标，而吸附剂的平衡吸水量和吸水速率是决定这个指标的两个重要因素。目前，国 内外的吸附剂的吸水量和吸水速率均不理想，令吸附制冷系统的效率不高。提高吸附剂吸 水率和吸水速率将能明显提高吸附制冷系统的效率。
发明内容
本发明旨在提供一种具有高吸水量和吸水速率的物理吸附剂及其制备方法，解决 吸附制冷系统效率不高的问题。为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案一种制冷复合吸附剂的制备方 法，其特征在于包括以下步骤A.原料准备清除粉末状分子筛13X内部吸附的杂质，配制质量浓度为10% 46%的氯化钙溶液；B.浸渍把粉末状分子筛13X加入氯化钙溶液中，浸渍12到72小时；C.过滤洗涤对13X和氯化钙混合物进行抽滤，得到的滤渣再用去离子水反复洗 涤；D.干燥洗涤后得到的滤渣进行干燥；E.煅烧干燥后的滤渣经煅烧得到最终产物。所述步骤A中粉末状的分子筛13X于110°C下放置8小时。所述步骤D中的干燥温度为110°C，干燥时间为6到12小时。
所述步骤E煅烧温度为300至600 V，煅烧时间为2到24小时。一种由上述的方法所制备的复合吸附剂。具体地来说，所制得的复合吸附剂的金属组成是钠铝硅钙为1.5 2.3 22 30 40 50 22 32。优选地，所制得的复合吸附剂的金属组成是钠铝硅钙为 1. 9 26. 44. 5 27. 6。氯化钙是一种吸水能力很强的化学物，吸水率比较高，且成本低廉，容易获得，适 合大规模应用，更兼有对环境友好，无腐蚀性，不产生污染的优点；但缺点是氯化钙吸水属 于化学吸附，水被氯化钙吸附的时候两者之间会形成化学键，因此氯化钙吸水后的再生是 比较困难的。而且，氯化钙吸水时会有结块的现象，应用在吸附制冷系统的时候会影响传热 和传质。分子筛是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物，主要由硅铝通过氧桥连接组成空 旷的骨架结构，在结构中有很多孔径均勻的孔道和排列整齐、内表面积很大的空穴。分子筛 13X即钠X分子筛，可吸附小于IOA的很多分子，可用于催化剂协载体、水和二氧化碳共吸 附、水和硫化氢气体共吸附，主要应用于医药和空气压缩系统的干燥。分子筛13X同样具有 成本低廉、容易获得、适合大规模应用且对环境友好、无腐蚀性、不产生污染的优点。分子筛 13X的化学结构稳定、耐热性强，不容易发生化学反应且可再生，可循环利用，其吸水性能可 通过化学和物理手段调节，灵活性大。本发明通过一系列物理及化学方法，把氯化钙和分子 筛13X复合制备复合吸附剂，具有以下特点1、本发明中的浸渍及煅烧过程并非简单的物理处理手段通过浸渍，钙离子会进 入分子筛13X的骨架结构中，取代原本的钠离子，硅离子或者铝离子。煅烧使分子筛的骨架 发生变化，改变孔径和比表面积。改性后的骨节结构与水分子的相互作用力发生改变，有利 于水分子的吸附。2、氯化钙的吸水能力强，能与水分子间产生化学键。分子筛13X属于物理吸附剂， 吸水能力较弱。通过氯化钙改性的分子筛，能克服氯化钙的缺点，同时提高分子筛13X的吸 水能力，因此所制得的复合吸附剂的吸水率和吸水速率能显著的提高。3、氯化钙吸水后的再生比较困难，但在与分子筛13X复合以后，复合吸附剂吸附 水分子是一种物理吸附，两者间不产生化学键，水分子只是被吸附在吸附剂的内壁表面。破 坏化学键学要很高的能量，物理吸附的话需要的能量较低，因此其再生比较容易。4、氯化钙吸水后相邻氯化钙颗粒会因为与水形成化学键而被粘连在一起，而复合 吸附剂对水的吸附是物理吸附，因此不会出现结块现象。总而言之，本发明通过氯化钙对分子筛13X进行改性，使制得的复合吸附剂具有 优良的吸水性能，在40摄氏度时平衡吸水量达29% wt，相同条件下吸水速率比分子筛13X 提高了 22. 2%。下面结合实施例对本发明进一步说明。
具体实施例方式按以下步骤制备分子筛13X及氯化钙复合吸附剂A.原料准备准备10克分子筛13X粉末，在110°C下放置8小时，清除分子筛内部 吸附的杂质。准备40克氯化钙和60克去离子水配制成质量浓度为40%的氯化钙溶液。
B.浸渍把粉末状分子筛13X加入所配制的氯化钙溶液中，至分子筛13X能被溶 液完全浸没，搅拌均勻，放置12小时。C.过滤洗涤浸渍完成后，用抽滤器抽滤了 12小时的氯化钙和分子筛13X混合 物，把氯化钙溶液过滤掉，得到滤渣，继续用去离子水洗涤滤渣三次。D.干燥洗涤后的滤渣放置于110°C的烘箱中干燥8小时。E.煅烧干燥后的滤渣放入马福炉中，在500°C下煅烧4小时，得到最终产物复合 吸附剂。检测按以上方法所制得的复合吸附剂的金属组成，为钠铝硅钙= 1. 9 26. 44. 5 27. 6。
权利要求
1.一种制冷复合吸附剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤A.原料准备清除粉末状分子筛13X内部吸附的杂质，配制质量浓度为10% 46%的 氯化钙溶液；B.浸渍把粉末状分子筛13X加入氯化钙溶液中，浸渍12到72小时；C.过滤洗涤对13X和氯化钙混合物进行抽滤，得到的滤渣再用去离子水反复洗涤；D.干燥洗涤后得到的滤渣进行干燥；E.煅烧干燥后的滤渣经煅烧得到最终产物。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述步骤A中粉末状的分子筛13X于 110°C下放置8小时。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述步骤D中的干燥温度为110°C， 干燥时间为6到12小时。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述步骤E煅烧温度为300至600°C， 煅烧时间为2到M小时。
5.一种由权利要求1至4任一权利要求所述的方法所制备的复合吸附剂。
6.根据权利要求5所述的复合吸附剂，其特征在于所制得的复合吸附剂的金属组成 是钠铝硅钙为1. 5 2. 3 22 30 40 50 22 32。
7.根据权利要求5所述的复合吸附剂，其特征在于所制得的复合吸附剂的金属组成 是钠招娃钙为 1. 9 26. 44. 5 27. 6。
全文摘要
本发明公开了一种制冷复合吸附剂的制备方法，包括以下步骤A.原料准备清除粉末状分子筛13X内部吸附的杂质，配制质量浓度为10％～46％的氯化钙溶液；B.浸渍把粉末状分子筛13X加入氯化钙溶液中，浸渍12到72小时；C.过滤洗涤对13X和氯化钙混合物进行抽滤，得到的滤渣再用去离子水反复洗涤；D.干燥洗涤后得到的滤渣进行干燥；E.煅烧干燥后的滤渣经煅烧得到最终产物。通过氯化钙对分子筛13X进行改性，使制得的复合吸附剂具有优良的吸水性能，在40摄氏度时平衡吸水量达29％wt，相同条件下吸水速率比分子筛13X大大提高了。
文档编号B01J20/30GK102059092SQ201010565169
公开日2011年5月18日 申请日期2010年11月29日 优先权日2010年11月29日
发明者仇健申, 司徒健南, 赵汝恒, 陈家聪 申请人:广州市香港科大霍英东研究院