細菌纖維素復合吸濕劑的低溫再生除濕材料的制作方法

　　本發明涉及轉輪除濕材料，具體涉及一種細菌纖維素復合吸濕劑的低溫再生除濕材料。

　　背景技術：

　　空氣濕度的控制對改善人們的生活和工作環境以及提高工藝質量都有重要的作用。轉輪除濕機是將除濕轉輪和常規空調結合起來，使室內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，為工業生產帶來質和量的轉變。轉輪除濕機的優點是節能環保，經過轉輪處理的空氣，能除去其中的有害氣體，提高空氣品質，可廣泛應用于軍工、制藥、電氣、感光材料、印刷、文物保護等各行業，具有廣闊的應用前景。

　　轉輪除濕機的主要部件是空調機和除濕轉輪，除濕轉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除濕性能的決定性因素。

　　轉輪除濕系統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輪除濕系統，主要原因在于其有較好的吸濕表現和較好的機械強度，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，是膠態二氧化硅球形粒子的剛性、連續網格。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，水束內的氫鍵將占優勢，此時鍵能或吸附熱接近于水的液化能。常規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，反復幾次即可得到制備轉輪的材料。

　　由于轉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的能耗；然而，現有的轉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前本領域的重要課題。

　　通過對現有專利文獻的檢索發現，申請號為.4的中國發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，也就是說，其本質上沒能改善硅膠除濕材料再生溫度都比較高的缺陷。

　　技術實現要素：

　　本發明的目的在于克服上述現有技術存在的不足，提供一種細菌纖維素復合吸濕劑的低溫再生除濕材料。本發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))復合，制備一種新型具有低再生溫度的轉輪吸濕材料；制得的產品既可以保持原有的形貌，又具有良好的吸濕與再生性能。

　　本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

　　本發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量分數0.05～10％的吸濕劑中浸漬12～36h后冷凍干燥制備而得。

　　優選的，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。

　　優選的，所述吸濕劑為無機鹽。

　　優選的，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。

　　優選的，所述吸濕劑為聚合物電解質。

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

　　優選的，所述聚合物電解質重均分子量為500～。

　　更優選的，所述聚合物電解質重均分子量為5000-。

　　最優選的，所述聚合物電解質重均分子量為8000-。

　　優選的，所述浸漬為常溫浸漬。

　　優選的，所述冷凍干燥的溫度為-120～-50℃，時間為6～48h。

　　與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：

　　(1)吸濕性能優異，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。有利于節省吸附材料，并有利于除濕設備的小型化；

　　(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(如工業廢熱、生活廢熱等)，相比于傳統吸附材料，節能效果顯著(傳統吸附材料，60％以上的能耗發生在再生階段，主要原因是由于其較高的再生溫度)；

　　(4)高濕環境下，該吸附劑仍保持良好的穩定性，工作范圍廣且性能穩定；

　　(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，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：

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

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

　　具體實施方式

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

　　本發明中，細菌纖維素(bc)：一種具有多孔結構的纖維材料，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)在質量分數分別在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)在質量分數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量分數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量分數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量分數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量分數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量分數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量分數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量分數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，本發明通過高比表面積的基材(細菌纖維素)和吸濕劑復合，制備一種新型具有低再生溫度的轉輪吸濕材料；制得的產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構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新和突破。

　　以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發明的實質內容。