硅胶动态吸附过程中物理性能衰减特性研究

发布时间：2020-11-12 09:04

　　 水是宇航员在密封舱内活动必可缺少的成分,维持密封舱内部水分含量的稳定十分重要。四床分子筛系统是保证密封舱内部水分稳定的主要方法。四床分子筛系统能有效去除空气中的二氧化碳,并能控制环境中水的含量。硅胶是四床分子筛系统中的关键吸附剂,用于水的分离及新生。与分子筛相比,硅胶具有吸水速度快,比重轻,易再生的优点。硅胶的吸附再生性能、热稳定性、机械强度及抗磨蚀性是保证四床分子筛系统长时间运行的关键。本文采用分子筛和硅胶两种吸附剂材料,通过搭建吸附装置,进行静态吸附实验和动态吸附实验,研究四床分子筛系统的运行状况及吸附剂材料的吸附再生性能。主要研究内容如下:研究了两种吸附剂材料的基本性质,硅胶的比表面积为728 m~2/g,孔径为2.35 nm;分子筛的比表面积为811 m~2/g,孔径为0.96 nm。通过静态吸附实验研究了在1 atm,25 ~oC条件下,不同的相对湿度对多次吸附再生后硅胶性能的影响。结果表明,随着吸附次数的增加,硅胶的吸附量逐渐降低;环境湿度越大,吸附量降低越显著;多次静态吸附后,硅胶仍能保持较好的强度。通过搭建三种动态吸附装置进行动态吸附实验,研究了再生方法、空速对多次吸附再生后硅胶性能的影响。结果表明,吸附再生30次后,原位再生、真空再生和烘箱再生的硅胶破碎率分别为0.05%、3.10%和3.08%,原位再生硅胶仍具有较高的强度。而且,在1 atm,20 ~oC条件下,原位再生的硅胶吸水量仍可达25%,而真空再生以及烘箱再生的吸水量仅为20%和18%。以上结果表明原位再生能够更好的保持硅胶性能的稳定性。随着空速在1700~4000 h~(-1)范围的变化,硅胶的穿透吸附量保持不变,穿透时间与空速呈负相关关系。当空速高于4000h~(-1)时,硅胶的穿透吸附量随空速的增加而降低,当空速达到8000 h~(-1)时,穿透吸附量仅为空速在1700~4000 h~(-1)时的一半。硅胶-水动态吸附结果研究表明,建立Fick非稳态扩散模型,计算出硅胶-水扩散系数为10~(-12)数量级。
【学位单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O647.3
【部分图文】：

水的分离及再生动态吸附系统着科技的进步，外太空的短途旅行已经越来越不能满足人们的渴望，但期旅行中水的缺乏及 CO2的收集一直没能有效解决。直至 20 世纪 70国的 NASA 实验室研制出二氧化碳去除装置—Carbon Dioxide Rembly （简称 CDRA），并能够对密闭环境中水及 CO2进行有效的回收再生类长期外太空旅行成为可能[15]。CDRA 具有能耗小，效率高，可循环吸性能，直至目前，国际空间站及宇宙飞船上均用这种方法进行 CO2的以及水的吸附再生。

业的应用越来越多。硅胶的性能突出，结构稳定，具有很强的应用价值。目前硅胶的制备方要有以下几种方法：硫酸法；复分解法；沉淀法；电解法；气相法和微乳液硫酸法制备硅胶的主要原料是硅酸钠和硫酸(也可由其他酸代替)。硫酸硅胶生产中最常见的一种方法。硫酸法采用硅酸钠和硫酸反应，并经稀氨水稀硫酸的水洗，老化、酸泡、烘干、筛分等一系列后处理过程而制得。硅胶酸法制备流程图如下图 1.3 所示：

16图 2.1 装置搭建原理图iple flow chat of equipm过程的温度，压力及数据如下，温度 2温度是影响吸附剂节。露点由进口位及气体流量控制。露点数据由露点仪
【参考文献】

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本文编号：2880551