氯化钙/硅胶和氯化钙/凹凸棒土复合吸附剂的制备及性能对比

　　0 引言

　　传统的蒸气压缩式制冷机需要消耗大量的电能或机械能等高品位能源， 而且传统制冷机所采用的制冷剂CFC，HCFC 等氟氯烃类物质对臭氧层具有显著的耗散作用， 削弱了对太阳光紫外线的阻挡作用，直接威胁到了人类的健康。为解决以上问题，人们必须寻找新的制冷方式。吸附式制冷作为一种节能环保的绿色制冷方式受到人们越来越多的关注[1]~[5]。 一方面，吸附式制冷可采用余热和太阳能驱动， 而我国拥有大量的余热和太阳能资源尚未得到有效利用。另一方面，吸附式制冷不采用氟氯烃类制冷剂，对臭氧层不会造成破坏，也不会引起温室效应。 但由于吸附式制冷仍存在单位吸附剂的制冷功率低、系统造价高、热利用率低等方面的问题，使其无法在短期内实现商业化。

　　研制出性能优良的吸附剂是解决吸附式制冷现存问题的关键。 吸附剂分物理吸附剂和化学吸附剂。常用的物理吸附剂有活性炭、硅胶和沸石分子筛等， 而常用的化学吸附剂主要包括金属氯化物、金属氢化物与金属氧化物等。物理吸附剂微孔结构丰富且传质性能好但循环吸附量小， 化学吸附剂有较大的循环吸附量但也存在着在吸附过程中膨胀结块的现象[6]~[8]。 将物理吸附剂和化学吸附剂相复合所得到的复合吸附剂同时具备了良好的传热传质和循环吸附量大的优点。因此，具有优良的传热传质性能和循环吸附量大的复合吸附剂将会是今后制冷用吸附剂发展的方向[9]~[13]。 本文制备了氯化钙/硅胶和氯化钙/凹凸棒土两种复合吸附剂，测试并比较了两种吸附剂的吸附性能。

　　1 复合吸附剂的制备

　　1.1 氯化钙/硅胶复合吸附剂的制备

　　固体复合吸附剂的制备方法有浸渍法、 沉淀法、凝胶法、离子交换法和机械混合法等[14]。 本文的氯化钙/硅胶复合吸附剂是通过浸渍法制得的。主要原料和仪器：无水氯化钙(广州化学试剂厂)，粉末状分析纯;硅胶(青岛美高集团有限公司)，球型颗粒，粒径20～28 目，孔径4～7nm，比表面积450～600m²/g， 孔容0.50～0.80ml/g; 去离子水;恒温恒湿箱;旋片式真空泵;精密电子天平;恒温水浴等。

　　氯化钙/硅胶复合吸附剂的制备步骤如下:

　　(1)用去离子水配制不同浓度的氯化钙水溶液，同时将干燥好的硅胶放在法兰连接的容器中;

　　(2)对容器进行抽真空 ，然后将真空容器置于恒温水浴中继续抽真空，恒温水浴温度设置为90℃;

　　(3)把配置好的氯化钙水溶液导入到真空容器中，使得硅胶完全浸渍到氯化钙溶液中;

　　(4)停止对真空容器的加热，并在常温下让硅胶浸渍在氯化钙水溶液中24～36 h;