一种以膨胀硫化石墨为基质的多盐复合吸附剂及其制备方法

摘要

本发明公开了一种以膨胀硫化石墨为基质的多盐复合吸附剂，所述的多盐复合吸附剂以膨胀硫化石墨为基质，并与氯化铵/氯化钙/氯化锰相复合。本发明还公开了上述多盐复合吸附剂的制备方法。本发明的多盐复合吸附剂同时具有高温盐、中温盐和低温盐吸附剂的性质，且不存在吸附滞后圈的问题，在不同的温度段内均能发生吸附/解吸反应，热源温度适用范围广。

说明书

技术领域

本发明属于吸附式制冷领域，特别涉及一种以膨胀硫化石墨为基质的多盐复合吸附剂及其制备方法。

背景技术

吸附式制冷采用太阳能或余热等低品位热源作为驱动热源，用来缓解电力的紧张供应和能源危机，其制冷工质为氨，无温室效应作用，是一种环境友好型制冷方式。与蒸汽压缩式制冷系统相比，吸附式制冷还具有结构简单，一次性投资少，运行费用低，使用寿命长，无噪音等一系列优点。目前，常用的化学吸附剂有氯化钙、氯化钡和氯化锰等，但以上每一种金属氯化物-氨工质对都存在明显的吸附滞后圈(见参考文献：Z.Aidoun,M.Ternan,The synthesis reaction in a chemical heat pump reactor filled with chloridesalt impregnated carbon fibres:the NH₃–CoCl₂>2–NH₃>

发明内容

本发明提供一种以膨胀硫化石墨为基质的多盐复合吸附剂，通过将氯化铵/氯化钙/氯化锰三种盐与膨胀硫化石墨混合，制得以膨胀硫化石墨为基质的多盐复合吸附剂，以解决现有技术中的上述缺陷。

本发明还提供一种上述多盐复合吸附剂的制备方法，通过将氯化铵/氯化钙/氯化锰三种盐与膨胀硫化石墨混合，制得以膨胀硫化石墨为基质的多盐复合吸附剂，以解决现有技术中的上述缺陷。

本发明的技术方案如下：

一种以膨胀硫化石墨为基质的多盐复合吸附剂，所述的多盐复合吸附剂以膨胀硫化石墨为基质，并与氯化铵/氯化钙/氯化锰相复合。

进一步的优选，所述的多盐复合吸附剂的吸附质为氨。

进一步的优选，所述的氯化铵/氯化钙/氯化锰三种金属氯化物与膨胀硫化石墨的质量比为2～6:2～6:2～6:3，其中每种氯化物质量波动范围不超过50％。

进一步的优选，所述的三种金属氯化物的总质量与膨胀硫化石墨的质量比为3:1～5:1。

进一步的优选，所述的氯化铵/氯化钙/氯化锰三种金属氯化物均不含结晶水。

进一步的优选，所述的多盐复合吸附剂的密度为300～800kg/m³，密度可根据具体工况在300～800kg/m³之间进行调整。

本发明还提供了一种上述的以膨胀硫化石墨为基质的多盐复合吸附剂的制备方法，分别称取氯化铵/氯化钙/氯化锰，并分别溶于水中，然后将所述的三种金属氯化物水溶液与膨胀硫化石墨均匀混合，并烘干后再压制成块，制得所述的多盐复合吸附剂。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明的一种以膨胀硫化石墨为基质的多盐复合吸附剂，通过将氯化铵/氯化钙/氯化锰三种金属氯化物与膨胀硫化石墨混合，制得多盐复合吸附剂，该多盐复合吸附剂同时具有高温盐、中温盐和低温盐吸附剂性质，且不存在吸附滞后圈的问题，在不同的温度段内均能发生吸附/解吸反应，热源温度适用范围广。

当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

图1为本发明的一种以膨胀硫化石墨为基质的多盐复合吸附剂的制备过程图；

图2为本发明实施例1制备的以膨胀硫化石墨为基质的多盐复合吸附剂的等压吸附/解吸特性曲线；

图3为本发明实施例1制备的多盐复合吸附剂的单级间歇式制冷循环性能随热源温度的变化曲线；

图4为本发明实施例2制备的以膨胀硫化石墨为基质的多盐复合吸附剂的等压吸附/解吸特性曲线。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

本发明的一种以膨胀硫化石墨为基质的多盐复合吸附剂，所述的多盐复合吸附剂以膨胀硫化石墨为基质，并与氯化铵/氯化钙/氯化锰相复合。

本发明还公开了一种上述的以膨胀硫化石墨为基质的多盐复合吸附剂的制备方法，分别称取不含结晶水的氯化铵/氯化钙/氯化锰，并分别溶于水中，然后将所述的三种金属氯化物水溶液与膨胀硫化石墨均匀混合，所述的氯化铵/氯化钙/氯化锰三种金属氯化物与膨胀硫化石墨的质量比为2～6：2～6：2～6：3，其中每种氯化物质量波动范围不超过50％，为保证良好的传热传质效果，所述的三种金属氯化物的总质量与膨胀硫化石墨的质量比为3：1～5：1，并烘干后再压制成块，制得密度为300～800kg/m³的多盐复合吸附剂，所述的多盐复合吸附剂的吸附质为氨。

实施例1

首先将氯化铵、氯化钙、氯化锰三种金属氯化物置于烘箱中烘烤，去除所带的结晶水，从而确保称取的三种金属氯化物是无水氯化物的质量，然后以氯化铵/氯化钙/氯化锰与膨胀硫化石墨的质量比为4:4:4:3，将氯化铵、氯化钙、氯化锰分别溶于水中，并与膨胀硫化石墨均匀混合，最后置于烘箱中烘干，并压制成块，制得密度为400kg/m³的多盐复合吸附剂。

性能测试：

1.等压吸附/解吸特性测试

将该制得的多盐复合吸附剂进行等压吸附/解吸特性测试，实验测试装置主要由吸附床、蒸发冷凝器、压差变送器、铂电阻温度计、两个恒温槽、阀门以及相应的管道等组成，高温恒温槽控制吸附床的温度，而蒸发冷凝器的温度则由低温恒温槽控制，充氨口的阀门在测试过程中保持关闭状态，系统与外界无质交换。

具体测试方法：(1)将低温恒温槽调至0℃，高温恒温槽调至180℃，待系统达到动态平衡(即吸附速率与解吸速率相等)，再通过缓慢降低高温恒温槽的温度来冷却吸附床，逐步实现吸附过程，在吸附期间保持压力稳定在一定值，直至高温恒温槽温度降至室温，此时相应的吸附床温度也较低，待充分吸附，吸附过程测量结束；

(2)保持低温恒温槽温度不变，再通过缓慢提高高温恒温槽的温度来加热吸附床，使其逐渐解吸，直至温度达到180℃，此时吸附床温度相应较高，待充分解吸，解吸过程测量结束；在解吸期间，系统压力仍维持在吸附期间的压力值；

(3)记录整个过程中吸附床温度、系统压力、蒸发冷凝器温度和压差变送器读数，至此便完成了一个完整循环的数据测量，绘制的等压条件下的吸附/解吸特性曲线如图2所示，吸附过程曲线与解吸过程曲线基本重合，吸附滞后圈消失。

2.单级间歇式吸附制冷循环性能测试

将实施例1制得的多盐复合吸附剂用于单级间歇式吸附制冷循环性能测试，具体测试方法：设定蒸发温度为0℃，冷凝温度为25℃，建立一个单级间歇式吸附制冷循环。一个完整的循环主要包括两个过程：加热吸附床，从吸附剂中解吸出来的氨在冷凝器中冷凝成液态，同时向环境放出热量，然后流入储液器；冷却吸附床，储液器中的氨流经节流阀，压力和温度均有所下降，然后在蒸发器中吸收制冷空间的热量蒸发，再被吸附床中的吸附剂所吸附。在不同的驱动热源温度下，该多盐复合吸附剂都能发生解吸反应，都有冷量输出，故整个循环的制冷系数随着热源温度的改变没有显著变化，理论上可达0.8，如图3所示。

实施例2

制备方法同上述实施例1，称取不含结晶水的氯化铵/氯化钙/氯化锰/膨胀硫化石墨，质量比为6:4:2:3，制得密度为400kg/m³的多盐复合吸附剂。

性能测试：

1.等压吸附/解吸特性测试

将实施例2制得多盐复合吸附剂进行等压条件下的吸附/解吸特性测试，具体操作步骤同实施例1中步骤(1)～(3)，记录整个过程中吸附床温度、系统压力、蒸发冷凝器温度和压差变送器读数；然后对实验数据筛选、处理，并绘制出该多盐复合吸附剂在430kPa下的吸附/解吸特性曲线，如图4所示。从图4可看出，吸附过程曲线与解吸过程曲线基本重合，与实施例1相似，也不存在吸附滞后圈。

本发明在制备以膨胀硫化石墨为基质的化学吸附剂时，意外的发现将特定的氯化铵/氯化钙/氯化锰三种金属氯化物以上述质量比与膨胀硫化石墨复合制得的多盐复合吸附剂，具有高温盐、中温盐和低温盐吸附剂性质，且不存在吸附滞后圈的问题，在不同的温度段内均能发生吸附/解吸反应，热源温度适用范围广，本发明解决了本领域技术人员一直以来都采用单一的金属氯化物制备的化学吸附剂存在的吸附滞后圈问题，解决了在技术上存在的偏见，以为金属氯化物制备的化学吸附剂都会存在的吸附滞后圈问题，因此本发明的多盐复合吸附剂给出了本领域技术人员意想不到的技术效果，具有较大的创造性。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。