細菌纖維素復(fù)合吸濕劑的低溫再生除濕材料的制作方法

　　本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)輪除濕材料，具體涉及一種細菌纖維素復(fù)合吸濕劑的低溫再生除濕材料。

　　背景技術(shù)：

　　空氣濕度的控制對改善人們的生活和工作環(huán)境以及提高工藝質(zhì)量都有重要的作用。轉(zhuǎn)輪除濕機是將除濕轉(zhuǎn)輪和常規(guī)空調(diào)結(jié)合起來，使室內(nèi)的溫度和濕度達到較高的控制精度，它為空氣除濕注入了新的血液，為工業(yè)生產(chǎn)帶來質(zhì)和量的轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)輪除濕機的優(yōu)點是節(jié)能環(huán)保，經(jīng)過轉(zhuǎn)輪處理的空氣，能除去其中的有害氣體，提高空氣品質(zhì)，可廣泛應(yīng)用于軍工、制藥、電氣、感光材料、印刷、文物保護等各行業(yè)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

　　轉(zhuǎn)輪除濕機的主要部件是空調(diào)機和除濕轉(zhuǎn)輪，除濕轉(zhuǎn)輪是由吸附材料和無機基材組成，其中吸附材料(除濕材料)及粘接方法是整個系統(tǒng)除濕性能的決定性因素。

　　轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)中常用固體除濕材料主要有活性炭，硅膠，分子篩及鹽類。目前市場上使用較多的是以硅膠作為吸濕材料的轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)，主要原因在于其有較好的吸濕表現(xiàn)和較好的機械強度，便于加工成型。硅膠又名氧化硅膠和硅酸凝膠，透明或乳白色顆粒，它的吸附量能達到它自身重量的40％。硅膠一般以一種無組織的形式存在，是膠態(tài)二氧化硅球形粒子的剛性、連續(xù)網(wǎng)格。一般商品含水量為3～7％，這種所謂的水分，實際上是連接于表面硅原子的單層羥基，形成硅醇基si-o-h，在低表面覆蓋度的情況下，水分子連接于硅醇基：si-o-h…oh2；在高表面覆蓋的情況下，水束內(nèi)的氫鍵將占優(yōu)勢，此時鍵能或吸附熱接近于水的液化能。常規(guī)密度硅膠的比表面積為750～850m2/g，平均孔徑為2.2～2.6nm。將玻璃纖維紙作為基材在硅溶膠中浸漬再干燥，反復(fù)幾次即可得到制備轉(zhuǎn)輪的材料。

　　由于轉(zhuǎn)輪除濕機的主要能耗在于高再生溫度引起的再生能耗，而低溫再生性材料可以大大降低除濕空調(diào)的能耗；然而，現(xiàn)有的轉(zhuǎn)輪除濕材料再生溫度都比較高，其中硅膠正常吸附的水，脫附溫度在120℃左右，沸石分子篩脫附溫度在250℃以上，高再生溫度會帶來比較大的能耗；因此，尋找合適的低溫再生性除濕材料已成為當(dāng)前本領(lǐng)域的重要課題。

　　通過對現(xiàn)有專利文獻的檢索發(fā)現(xiàn)，申請?zhí)枮?4的中國發(fā)明專利公開了一種鋁改性硅膠吸附劑材料及其制備方法；其中，將無機纖維紙浸漬在水玻璃中2-5h后取出干燥，再浸漬入可溶性鋁鹽溶液中，將反應(yīng)后的無機纖維紙取出晾干，采用程序升溫處理后即得。該方法制得的鋁改性硅膠吸附劑材料具有吸附量大、除濕效率高、再生溫度較低、耐熱性能好、機械強度高和使用壽命長等優(yōu)點。然而，其說明書中也指出，再生溫度較低指的是與硅膠相當(dāng)，也就是說，其本質(zhì)上沒能改善硅膠除濕材料再生溫度都比較高的缺陷。

　　技術(shù)實現(xiàn)要素：

　　本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種細菌纖維素復(fù)合吸濕劑的低溫再生除濕材料。本發(fā)明通過高比表面積的基材(細菌纖維素)和吸濕劑(如聚丙烯酸鈉(paas))復(fù)合，制備一種新型具有低再生溫度的轉(zhuǎn)輪吸濕材料；制得的產(chǎn)品既可以保持原有的形貌，又具有良好的吸濕與再生性能。

　　本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

　　本發(fā)明涉及一種低溫再生除濕材料，所述材料通過將細菌纖維素在質(zhì)量分數(shù)0.05～10％的吸濕劑中浸漬12～36h后冷凍干燥制備而得。

　　優(yōu)選的，所述低溫再生吸濕材料中，吸濕劑與細菌纖維素的重量比例為1：0.1～10。

　　優(yōu)選的，所述吸濕劑為無機鹽。

　　優(yōu)選的，所述吸濕劑選自氯化鋰、氯化鈣、氯化鋅等無機鹽中的一種或幾種組合。

　　優(yōu)選的，所述吸濕劑為聚合物電解質(zhì)。

　　優(yōu)選的，所述聚合物電解質(zhì)選自聚丙烯酸鈉、聚磺化苯乙烯鈉鹽、磺酸聚苯乙烯等聚合物電解質(zhì)中的一種或幾種組合。

　　優(yōu)選的，所述聚合物電解質(zhì)重均分子量為500～。

　　更優(yōu)選的，所述聚合物電解質(zhì)重均分子量為5000-。

　　最優(yōu)選的，所述聚合物電解質(zhì)重均分子量為8000-。

　　優(yōu)選的，所述浸漬為常溫浸漬。

　　優(yōu)選的，所述冷凍干燥的溫度為-120～-50℃，時間為6～48h。

　　與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

　　(1)吸濕性能優(yōu)異，25℃，80％相對濕度條件下，平衡吸濕量可達到0.53g水/g除濕材料。有利于節(jié)省吸附材料，并有利于除濕設(shè)備的小型化；

　　(2)低溫再生能力出眾，在50℃，40％相對濕度條件下，平衡吸濕量為0.10g水/g除濕材料。

　　(3)再生溫度低，可以利用低品位熱能(如工業(yè)廢熱、生活廢熱等)，相比于傳統(tǒng)吸附材料，節(jié)能效果顯著(傳統(tǒng)吸附材料，60％以上的能耗發(fā)生在再生階段，主要原因是由于其較高的再生溫度)；

　　(4)高濕環(huán)境下，該吸附劑仍保持良好的穩(wěn)定性，工作范圍廣且性能穩(wěn)定；

　　(5)該新型吸附劑無毒無腐蝕，且細菌纖維素基體可生物降解；

　　(6)制備方法簡便，且容易成型，便于將吸附材料模塊化，并可根據(jù)使用條件不同靈活確定尺寸。

　　附圖說明

　　通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：

　　圖1為25℃，80％相對濕度條件下，細菌纖維素和聚丙烯酸鈉復(fù)合材料的動態(tài)吸濕曲線；

　　圖2為50℃，40％相對濕度條件下，細菌纖維素和聚丙烯酸鈉復(fù)合材料的動態(tài)脫附曲線。

　　具體實施方式

　　下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干調(diào)整和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。下列實施例中如無特殊說明的實驗方法，均為常規(guī)方法。

　　本發(fā)明中，細菌纖維素(bc)：一種具有多孔結(jié)構(gòu)的纖維材料，纖維間距在10μm左右，機械強度較高，出色的吸水性能、機械性能、性價比。

　　氯化鋰、氯化鈣、氯化鋅為常用無機鹽吸濕劑，聚丙烯酸鈉、聚磺化苯乙烯鈉鹽、磺酸聚苯乙烯為常用聚合物電解質(zhì)吸濕劑。

　　實施例1

　　本實施例涉及一種低溫再生除濕材料，其制備步驟如下：

　　塊狀細菌纖維素(bc)在質(zhì)量分數(shù)分別在0.5％，1％，1.5％的聚丙烯酸鈉中浸漬24h后，在-80℃下冷凍干燥40h，得到三組樣品。該聚丙烯酸鈉重均分子量為5000。

　　將本實施例制得的bc-paas材料在25℃，80％相對濕度條件下進行動態(tài)吸濕實驗，由圖1可知，三組材料的平衡吸濕量分別為0.46g/g，0.49g/g，0.53g/g。然后在50℃，40％相對濕度條件下進行脫附實驗，由圖2可知，三組材料最終的吸濕量分別為0.102g，0.107g，0.124g，脫附比例分別為78％，78％，77％。

　　實施例2

　　本實施例涉及一種低溫再生除濕材料，其制備步驟如下：

　　塊狀細菌纖維素(bc)在質(zhì)量分數(shù)2％的聚丙烯酸鈉中浸漬24h后，在-80℃下冷凍干燥40h，即得。該聚丙烯酸鈉重均分子量為。

　　將本實施例制得的bc-paas材料在25℃，80％相對濕度條件下進行動態(tài)吸濕實驗，其平衡吸濕量為0.526g/g；在50℃，40％相對濕度條件下進行材料脫附比例試驗，其脫附比例為81.2％。

　　實施例3

　　本實施例涉及一種低溫再生除濕材料，其制備步驟如下：

　　塊狀細菌纖維素在質(zhì)量分數(shù)0.05％的聚丙烯酸鈉中浸漬36h后，在-120℃下冷凍干燥48h，即得。該聚丙烯酸鈉重均分子量為。

　　將本實施例制得的bc-paas材料在25℃，80％相對濕度條件下進行材料平衡吸濕量試驗，其平衡吸濕量為0.47g/g；在50℃，40％相對濕度條件下進行材料脫附比例試驗，其脫附比例為84％。

　　實施例4

　　本實施例涉及一種低溫再生除濕材料，其制備步驟如下：

　　塊狀細菌纖維素在質(zhì)量分數(shù)10％的聚丙烯酸鈉中浸漬12h后-50℃下冷凍干燥36h，即得。該聚丙烯酸鈉重均分子量為。

　　將本實施例制得的bc-paas材料在25℃，80％相對濕度條件下進行材料平衡吸濕量試驗，其平衡吸濕量為0.604g/g；在50℃，40％相對濕度條件下進行材料脫附比例試驗，其脫附比例為85.4％。

　　實施例5

　　本實施例涉及一種低溫再生除濕材料，其制備步驟如下：

　　塊狀細菌纖維素在質(zhì)量分數(shù)2％的聚乙烯醇中浸漬20h后-60℃下冷凍干燥40h，即得。該聚乙烯醇重均分子量為。

　　將本實施例制得的bc-聚乙烯醇材料在25℃，80％相對濕度條件下進行材料平衡吸濕量試驗，其平衡吸濕量為0.456g/g；在50℃，40％相對濕度條件下進行材料脫附比例試驗，其脫附比例為80.2％。

　　實施例6

　　本實施例涉及一種低溫再生除濕材料，其制備步驟如下：

　　塊狀細菌纖維素在質(zhì)量分數(shù)1.5％的磺酸聚苯乙烯中浸漬12h后-80℃下冷凍干燥36h，即得。該磺酸聚苯乙烯重均分子量為。

　　將本實施例制得的bc-磺酸聚苯乙烯材料在25℃，80％相對濕度條件下進行材料平衡吸濕量試驗，其平衡吸濕量為0.58g/g；在50℃，40％相對濕度條件下進行材料脫附比例試驗，其脫附比例為82.7％。

　　實施例7

　　本實施例涉及一種低溫再生除濕材料，其制備步驟如下：

　　塊狀細菌纖維素在質(zhì)量分數(shù)1.8％的氯化鋰中浸漬22h后-120℃下冷凍干燥42h，即得。

　　將本實施例制得的bc-氯化鋰材料在25℃，80％相對濕度條件下進行材料平衡吸濕量試驗，其平衡吸濕量為0.465g/g；在50℃，40％相對濕度條件下進行材料脫附比例試驗，其脫附比例為67.4％。

　　實施例8

　　本實施例涉及一種低溫再生除濕材料，其制備步驟如下：

　　塊狀細菌纖維素在質(zhì)量分數(shù)3％的氯化鈣中浸漬40h后-120℃下冷凍干燥24h，即得。

　　將本實施例制得的bc-氯化鈣材料在25℃，80％相對濕度條件下進行材料平衡吸濕量試驗，其平衡吸濕量為0.423g/g；在50℃，40％相對濕度條件下進行材料脫附比例試驗，其脫附比例為66.8％。

　　實施例9

　　本實施例涉及一種低溫再生除濕材料，其制備步驟如下：

　　塊狀細菌纖維素在質(zhì)量分數(shù)1％的氯化鋅中浸漬25h后-75℃下冷凍干燥30h，即得。

　　將本實施例制得的bc-氯化鋅材料在25℃，80％相對濕度條件下進行材料平衡吸濕量試驗，其平衡吸濕量為0.52g/g；在50℃，40％相對濕度條件下進行材料脫附比例試驗，其脫附比例為64.2％。

　　綜上所述，本發(fā)明通過高比表面積的基材(細菌纖維素)和吸濕劑復(fù)合，制備一種新型具有低再生溫度的轉(zhuǎn)輪吸濕材料；制得的產(chǎn)品既可以保持原有的形貌，又具有良好的吸濕與再生性能。其中，與玻璃纖維紙相比，本發(fā)明采用細菌纖維素作為基材更加無毒無害，能夠保持良好的強度和與鹽的親和力。細菌纖維素本身也具有微米級的孔隙，吸濕劑附著在細菌纖維素的多孔結(jié)構(gòu)中可以提高材料比表面積，從而增加吸濕效果。此外，細菌纖維素表面存在羥基，其本身具有一定的吸濕能力。因此，采用細菌纖維素這種材料作為基材是對以往基材材料的創(chuàng)新和突破。

　　以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。