本發(fā)明涉及吸附式制冷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種固化吸附劑強化傳質(zhì)方法。

背景技術(shù)：
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固化吸附劑在提高吸附劑導熱性能方面有出色的表現(xiàn)，但因加入粘結(jié)劑或者模具壓制使得吸附劑孔內(nèi)擴散、吸附劑層間擴散阻力增大，影響了固化吸附劑傳質(zhì)特性?？刹捎媒档臀絼雍穸葋頊p少固化吸附劑傳質(zhì)阻力方法，但降低吸附劑層厚度又存在因吸附劑層厚度低導致吸附劑含量少從而無法達到吸附劑有效吸附量要求的問題。也可采用多孔材料為基體強化固化吸附劑傳質(zhì)性能，但是加入其他材料如泡沫金屬、膨脹石墨等，可能會對金屬熱容、吸附劑量產(chǎn)生影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是針對上述固化吸附劑強化傳質(zhì)方法的不足，提供一種固化吸附劑強化傳質(zhì)方法，不引入其他多孔載體或物質(zhì)成份，在固化吸附劑層間形成孔道作為吸附劑吸附/脫附過程傳質(zhì)通道，降低固化吸附劑傳質(zhì)阻力從而改善固化吸附劑傳質(zhì)性能。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的：

一種固化吸附劑強化傳質(zhì)方法，在固化吸附劑層間形成孔道作為吸附劑吸附/脫附過程傳質(zhì)通道，所述孔道在固化吸附劑制備烘干過程中由于固化吸附劑層內(nèi)部分粘結(jié)劑分解揮發(fā)出來形成；或所述孔道在-40℃～0℃水結(jié)晶升華并輔以靜電場控制吸附劑層內(nèi)冰晶結(jié)構(gòu)，在固化吸附劑層內(nèi)形成。

所述孔道在固化吸附劑制備烘干過程中由于固化吸附劑層內(nèi)部分粘結(jié)劑分解揮發(fā)出來形成，具體過程如下：先將吸附劑與粘結(jié)劑均勻混合，再加入水充分攪拌，再倒入模具內(nèi)，加壓壓片成型，而后取出在管式爐熱處理，溫度為100℃-250℃，同時用氮氣吹掃，最終得到多孔固化吸附劑樣品；所述吸附劑選自硅膠或沸石，所述粘結(jié)劑在100℃-250℃以下低溫部分分解。

當吸附劑選自硅膠時，所述粘結(jié)劑為100℃-200℃以下低溫部分分解；當吸附劑選自沸石時，所述粘結(jié)劑為100℃-250℃以下低溫部分分解。

優(yōu)選地，所述粘結(jié)劑為羧甲基纖維素。

所述孔道在固化吸附劑制備烘干過程中利用粘結(jié)劑在100℃-250℃以下低溫部分分解特性，固化吸附劑層內(nèi)部分粘結(jié)劑分解揮發(fā)出來，形成孔道。該成孔方法不依靠多孔載體，也不存在采用發(fā)泡劑方法存留其他物質(zhì)，避免吸附劑層引入其他非吸附作用的物質(zhì)而造成吸附劑含量下降問題。

所述孔道在-40℃～0℃水結(jié)晶升華并輔以靜電場控制吸附劑層內(nèi)冰晶結(jié)構(gòu)，在固化吸附劑層內(nèi)形成，具體過程如下：將吸附劑、粘結(jié)劑、水混合，充分混合后，倒入不銹鋼模具，在-40℃～0℃低溫干燥，并加入靜電場，靜電場方向與溫度場方向可調(diào)，靜電場電場強度為10×10³V/m-50×10³V/m，冷凍干燥4-10小時，再放入100℃-250℃恒溫干燥箱內(nèi)干燥，即制成多孔固化吸附劑；所述吸附劑選自硅膠或沸石時，粘結(jié)劑為聚乙烯吡咯烷酮。

利用低溫下(-40℃～0℃)水結(jié)晶升華并輔以靜電場控制吸附劑層內(nèi)冰晶結(jié)構(gòu)，在固化吸附劑層內(nèi)形成孔道。該方法得到的多孔固化吸附劑具備高孔隙率、傳質(zhì)速率快等特點。

本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明通過在固化吸附劑層間形成孔道作為吸附劑吸附/脫附過程傳質(zhì)通道，降低固化吸附劑傳質(zhì)阻力來提高固化吸附劑吸附/脫附過程傳質(zhì)特性；所述的固化吸附劑層間的孔道不依靠其他多孔載體或添加其他成份形成，避免吸附劑層引入其他非吸附作用的物質(zhì)而造成金屬熱容或吸附劑含量下降問題，具有成孔優(yōu)勢。

附圖說明：

圖1是羧甲基纖維素熱解曲線圖；

圖2是實施例1得到的硅膠多孔固化吸附劑樣品與對比例1得到的PVP普通固化吸附劑樣品吸附性能圖；

圖3是實施例1得到的硅膠多孔固化吸附劑SEM圖片。

具體實施方式：

以下是對本發(fā)明的進一步說明，而不是對本發(fā)明的限制。

實施例1：孔道在固化吸附劑制備烘干過程中形成

吸附劑采用硅膠，粘結(jié)劑采用羧甲基纖維素(CMC)，具體制備方法如下：先將5g硅膠與0.5gCMC均勻混合，再加入5ml水充分攪拌，再倒入模具內(nèi)，加壓，壓力為10KN，壓片成型，而后取出在管式爐熱處理，溫度為200℃，同時用氮氣吹掃，最終得到硅膠多孔固化吸附劑樣品(其SEM圖片參見圖3)。圖1為羧甲基纖維素(CMC)熱解曲線。

對比例1：采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作為粘結(jié)劑

先將5g硅膠與0.5g克PVP均勻混合，再加入5ml水充分攪拌，再倒入模具內(nèi)，加壓，壓力為10KN，壓片成型，而后取出在管式爐熱處理，溫度為200℃，同時用氮氣吹掃，最終得到PVP普通固化吸附劑樣品。

圖2為實施例1和對比例1得到的兩種固化吸附劑樣品的吸附性能圖。從圖2中可知，實施例1得到的硅膠多孔固化吸附劑的平衡吸附量要高于對比例1得到的PVP普通固化吸附劑的平衡吸附量。

表1

其中τ_x＝0.1(min)代表吸附劑吸附量為0.1g/g時所需要的時間，x_∞代表吸附劑平衡吸附量。

表1為實施例1和對比例1得到的兩種固化吸附劑特征時間對比，從表1中可知，在吸附量為0.1g/g時，實施例1得到的硅膠多孔固化吸附劑所需時間為11.5分鐘，而對比例1得到的PVP普通固化吸附劑則需35.8分鐘，實施例1得到的硅膠多孔固化吸附劑吸附速率要遠高于對比例1得到的PVP普通固化吸附劑。本申請得到的多孔固化吸附劑具備高孔隙率、傳質(zhì)速率快等特點。

實施例2：孔道在固化吸附劑制備烘干過程中形成

吸附劑采用沸石，粘結(jié)劑采用羧甲基纖維素(CMC)，具體制備方法如下：先將5g沸石與0.5gCMC均勻混合，再加入5ml水充分攪拌，再倒入模具內(nèi)，加壓，壓力為15KN，壓片成型，而后取出在管式爐熱處理，溫度為250℃，同時用氮氣吹掃，最終得到沸石多孔固化吸附劑樣品。

實施例3：孔道在-40℃-0℃水結(jié)晶升華并輔以靜電場控制吸附劑層內(nèi)冰晶結(jié)構(gòu)，在固化吸附劑層內(nèi)形成。

吸附劑采用硅膠，粘結(jié)劑采用聚乙烯吡咯烷酮，具體制備方法如下：現(xiàn)將20g硅膠、2g聚乙烯吡咯烷酮、2g去離子水混合，采用螺旋槳攪拌器攪拌均勻，充分混合后，倒入不銹鋼模具，在-20℃低溫干燥，并加入靜電場，靜電場方向與溫度場方向可調(diào)，靜電場電場強度為20×10³V/m,冷凍干燥6小時，再放入100℃恒溫干燥箱內(nèi)干燥，即制成多孔固化吸附劑。

實施例4：孔道在-40℃-0℃水結(jié)晶升華并輔以靜電場控制吸附劑層內(nèi)冰晶結(jié)構(gòu)，在固化吸附劑層內(nèi)形成。

吸附劑采用沸石，粘結(jié)劑采用聚乙烯吡咯烷酮，具體制備方法如下：現(xiàn)將20g沸石、2g聚乙烯吡咯烷酮、2g去離子水混合，采用螺旋槳攪拌器攪拌均勻，充分混合后，倒入不銹鋼模具，在-15℃低溫干燥，并加入靜電場，靜電場方向與溫度場方向可調(diào)，靜電場電場強度為25×10³V/m,冷凍干燥8小時，再放入200℃恒溫干燥箱內(nèi)干燥，即制成多孔固化吸附劑。