專利名稱：一種吸濕劑及其制造方法應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種吸濕劑及其制造方法。本發(fā)明還涉及利用該吸濕劑制備的各種裝置。
背景技術(shù)：
在當(dāng)今能源短缺、環(huán)境污染日益嚴重的情況下，由于空調(diào)除濕系統(tǒng)具有無污染、可 利用低品質(zhì)能源等獨特的優(yōu)點，因此成為國內(nèi)外競相開發(fā)的空氣處理系統(tǒng)。所述空調(diào)除濕 系統(tǒng)是利用吸濕劑吸收和解吸空氣中的水分的過程，其核心是吸濕劑。因此，開發(fā)用于空調(diào) 除濕系統(tǒng)的高效吸濕劑是加速空調(diào)除濕系統(tǒng)的商品化進程、提高其與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)競爭力 的關(guān)鍵。目前，用于空調(diào)除濕系統(tǒng)的吸濕劑，主要有氯化鋰、硅膠、氧化鋁、分子篩等。空調(diào) 除濕系統(tǒng)進行除濕、加濕的過程中，吸濕劑除需具備比表面積大，具有足夠的機械強度、顆 粒大小均勻等特點外，更重要的是，還應(yīng)對水具有強的選擇性吸附能力，需要吸濕劑只吸附 空氣中的水蒸氣而不吸附其他氣體?，F(xiàn)有吸濕劑均存在選擇性差或吸濕能力低等問題。氯 化鋰雖然吸濕量大，但存在腐蝕性高、易潮解、再生溫度高的問題。硅膠系列和氧化鋁系列 選擇性差，在除濕、加濕過程中產(chǎn)生共吸附問題。在吸附水分的同時，也吸附室內(nèi)其他異味 成分，這就造成吸濕劑再生過程中將異味成分釋放到室內(nèi)，存在大大降低室內(nèi)空氣質(zhì)量、損 害人體健康的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種對水分吸附能力強，且不易吸附及解吸異味成 分的吸濕劑及其制造方法。根據(jù)本發(fā)明第一方面的吸濕劑，包括吸濕性無機多孔材料，以及聚苯乙烯磺酸鹽 或由羥基丁二酸交聯(lián)的聚乙烯醇。另外，聚苯乙烯磺酸鹽和由羥基丁二酸交聯(lián)的聚乙烯醇 的任何一方附著在吸濕性無機多孔材料的表面。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在吸濕性無機多孔材料的表面上附著有聚苯乙烯磺酸鹽或 交聯(lián)的聚乙烯醇的任何一方的吸濕劑，水分的吸附性強，且對異味成分的吸附性及解吸性 低。即，本發(fā)明涉及的吸濕劑，其特征在于，聚苯乙烯磺酸鹽或由羥基丁二酸交聯(lián)的聚乙烯 醇附著在吸濕性無機多孔材料的表面。根據(jù)本發(fā)明的第二方面的吸濕劑，在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的吸濕劑中，吸濕性 無機多孔材料是平均孔徑為5nm以上的硅膠。本發(fā)明涉及的吸濕劑，其特征在于，聚苯乙烯 磺酸鹽或由羥基丁二酸交聯(lián)的聚乙烯醇附著在平均孔徑為5nm以上的硅膠表面。根據(jù)本發(fā)明第三方面的吸濕劑制造方法，其包括第一步驟和第二步驟。在第一步 驟中，將吸濕性無機多孔材料加入到含有聚苯乙烯磺酸鹽的溶液中制作懸浮液，并將制作 成的懸浮液攪拌規(guī)定時間。在第二步驟中，從攪拌規(guī)定時間的懸浮液中分離吸濕性無機多 孔材料，并干燥吸濕性無機多孔材料。通過該制造方法，可獲得在吸濕性無機多孔材料表面上附著有聚苯乙烯磺酸鹽的吸濕劑。根據(jù)本發(fā)明第四方面的吸濕劑制造方法，其包括第一步驟和第二步驟。在第一步 驟中，將羥基丁二酸和吸濕性無機多孔材料加入到含有聚乙烯醇的溶液中來制作懸浮液， 并將制作的懸浮液攪拌規(guī)定時間。在第二步驟中，從攪拌規(guī)定時間的懸浮液中分離吸濕性 無機多孔材料，并干燥吸濕性無機多孔材料。通過該制造方法，可獲得由羥基丁二酸交聯(lián)的 聚乙烯醇附著在吸濕性無機多孔材料表面上的吸濕劑。根據(jù)本發(fā)明第五方面的調(diào)濕裝置，其包括制冷劑回路、供氣裝置。制冷劑回路具有 擔(dān)載第一 第四方面中的任何一項吸濕劑的第一吸附熱交換器和第二吸附熱交換器。供氣 裝置，向建筑物供應(yīng)通過第一吸附熱交換器以及第二吸附熱交換器的空氣。另外，通過切換 制冷劑回路的制冷劑循環(huán)方向，由第一吸附熱交換器以及第二吸附熱交換器交替進行吸濕 劑的吸附動作和再生動作。在根據(jù)本發(fā)明第五方面的調(diào)濕裝置中，第一吸附熱交換器以及第二吸附熱交換器 上擔(dān)載有水分的吸附能力強、且難以吸收及解吸異味成分的吸濕劑。因此，該調(diào)濕裝置中， 解吸水分時可使異味成分不易被解吸。根據(jù)本發(fā)明第六方面的加濕裝置，其包括加熱部、調(diào)濕部件、送風(fēng)部。加熱部加熱 從建筑物外引入的空氣。調(diào)濕部件具有第一 第四方面中的任何一項的吸濕劑。另外，調(diào) 濕部件從外界空氣吸收水分。此外，當(dāng)被加熱部加熱的空氣通過調(diào)濕部件時，調(diào)濕部件向加 熱空氣中釋放從外界空氣中吸收的水分。送風(fēng)部將通過調(diào)濕部件后的空氣送往建筑物內(nèi)。在根據(jù)本發(fā)明第六方面的加濕裝置中，調(diào)濕部件具有水分吸附能力強、且難以吸 附及解吸異味成分的吸濕劑。因此，該加濕裝置在解吸水分時可使異味成分不易被解吸。根據(jù)本發(fā)明第七方面的換氣裝置，其包括供氣扇、排氣扇、全熱交換轉(zhuǎn)子。供氣扇， 將建筑物外的空氣引送到建筑物內(nèi)。排氣扇向建筑物外排放建筑物內(nèi)的空氣。全熱交換轉(zhuǎn) 子擔(dān)載有第一 第四方面中的任何一項的吸濕劑，在從供氣扇所傳送的空氣和由排氣扇排 出的空氣之間進行全熱交換。在根據(jù)本發(fā)明第七方面的換氣裝置中，全熱交換轉(zhuǎn)子上擔(dān)載有水分吸附能力強、 且難以吸附及解吸異味成分的吸濕劑。該換氣裝置解吸水分時可使異味成分不易被解吸。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和有益效果根據(jù)本發(fā)明第一方面的吸濕劑，聚苯乙烯磺酸鹽或由羥基丁二酸交聯(lián)的聚乙烯醇 附著在吸濕性無機多孔材料的表面。根據(jù)本發(fā)明第二方面的吸濕劑，聚苯乙烯磺酸鹽或由 羥基丁二酸交聯(lián)的聚乙烯醇附著在平均孔徑為5nm以上的硅膠表面。以上兩種吸濕劑具 有吸水量大、吸濕選擇性高的特點，即對水分的吸附能力強、對甲苯、乙醛等異味成分的吸 附能力低，這是由于附著在無機多孔材料表面上聚苯乙烯磺酸鹽或由羥基丁二酸交聯(lián)的聚 乙烯醇含有豐富的強親水性基團如羥基、磺酸基，這些親水性基團與水的作用力強、而與甲 苯、乙醛等異味成分的作用力弱，因此水分可以優(yōu)先吸附在吸濕劑上，實現(xiàn)選擇性吸濕。根據(jù)本發(fā)明第三方面、第四方面的吸濕劑制造方法，通過簡單的攪拌、過濾、干燥 可獲得聚苯乙烯磺酸鹽或由羥基丁二酸交聯(lián)的聚乙烯醇附著在無機多孔材料表面上的吸 濕劑，而且所用的溶劑均為水或乙醇，因此，本發(fā)明的吸濕劑制造方法具有工藝簡單、環(huán)境 友好、成本低的優(yōu)點。根據(jù)本發(fā)明第五方面的調(diào)濕裝置，在解吸水分時可使異味成分不易解吸。
根據(jù)本發(fā)明第六方面的加濕裝置，在解吸水分時可使異味成分不易解吸。根據(jù)本發(fā)明第七方面的換氣裝置，在解吸水分時可使異味成分不易解吸。


圖1 (a)為B型硅膠細孔的示意圖、(b)為在B型硅膠孔壁表面上附著有聚苯乙烯 磺酸鈉的狀態(tài)示意圖；圖2為在吸附評價實驗中使用的裝置示意圖；圖3為涉及本發(fā)明實施例的吸濕劑，由羥基丁二酸交聯(lián)的聚乙烯醇附著在B型硅 膠的顆粒表面的狀態(tài)的圖；圖4為包含調(diào)濕裝置的制冷劑回路圖，其中(a)示出進行除濕運轉(zhuǎn)的第一動作的 狀態(tài)的圖、(b)示出進行除濕運轉(zhuǎn)的第二動作的狀態(tài)的圖；圖5為包含調(diào)濕裝置的制冷劑回路圖，其中(a)示出進行加濕運轉(zhuǎn)的第一動作的 狀態(tài)的圖、(b)示出進行加濕運轉(zhuǎn)的第二動作的狀態(tài)的圖；圖6為包含加濕裝置的加濕轉(zhuǎn)子及加熱裝置的示意圖，其中(a)示出建筑物外的 空氣的水分被吸附在加濕轉(zhuǎn)子上的同時，建筑物外的空氣被加濕并被供給到建筑物內(nèi)的情 形下空氣的流動的圖、(b)示出建筑物內(nèi)的空氣被排放到建筑物外的情形下空氣的流動的 圖；圖7為包含換氣裝置的全熱交換轉(zhuǎn)子的示意圖，其中(a)示出通過全熱交換轉(zhuǎn)子 將低濕的空氣供給到建筑物內(nèi)的情形下空氣的流動的圖、(b)示出通過全熱交換轉(zhuǎn)子將高 濕的空氣供給到建筑物內(nèi)的情形下空氣的流動的圖。圖中示出制冷劑回路20 ；第1熱交換器(第1吸附熱交換器)24 ；第2熱交換器 (第2吸附熱交換器)25 ；加濕轉(zhuǎn)子(調(diào)濕部件)31 ；加熱裝置(加熱部)32 ；全熱交換轉(zhuǎn)子40。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明，需要說明的是，實施例不構(gòu)成 對本發(fā)明要求保護范圍的限制。本發(fā)明的吸濕劑是在吸濕性無機多孔材料的表面上附著有聚苯乙烯磺酸鹽或由 羥基丁二酸交聯(lián)的聚乙烯醇。將聚苯乙烯磺酸鹽或由羥基丁二酸交聯(lián)的聚乙烯醇附著在吸 濕性無機多孔材料的表面而得到的本發(fā)明的吸濕劑，與吸濕性無機多孔材料單體相比，具 有對水分的吸附性強、對異味成分的吸附性及解吸性低的性質(zhì)。根據(jù)該構(gòu)成，解吸所吸附的 水分時，可使被解吸的異味成分變少。在這里，作為吸濕性無機多孔材料，可使用硅膠。作 為吸濕性無機多孔材料，最好是使用平均孔徑為5nm以上的硅膠(B型硅膠或C型硅膠)。 另外，在下文中，平均孔徑小于B型硅膠的硅膠(具體而言，平均孔徑小于5nm的硅膠)稱 為A型硅膠。實施例1通過使用B型硅膠作為吸濕性無機多孔材料，使用聚苯乙烯磺酸鈉作為聚苯乙烯 磺酸鹽，制造了聚苯乙烯磺酸鈉附著在B型硅膠表面上而得到的吸濕劑(以下，稱B-PS)。 所述的B型硅膠表面包括B型硅膠的顆粒表面和孔壁表面。B-PS的制造方法如下
首先，制成活性化的B型硅膠。在IOg的B型硅膠(富士硅化學(xué)有限公司(富士力'J ν 了化學(xué)株式會社)制造的 Sylysia550)中添加IOOml的氫氧化鈉水溶液(0. 5mol/L)來制作含有B型硅膠的懸浮液， 然后將含有B型硅膠的懸浮液在室溫下攪拌30分鐘。接下來，從含有B型硅膠的懸浮液中 過濾B型硅膠并進行多次(例如3次)洗滌。然后，往過濾及洗滌而得到的B型硅膠中添 加IOOml的鹽酸水溶液Qmol/L)來制作含有B型硅膠的懸浮液，然后將含有B型硅膠的懸 浮液，在室溫下攪拌1小時。之后，從含有B型硅膠的懸浮液中過濾B型硅膠并洗滌，然后 在100°C下進行真空干燥，制得活性化的B型硅膠。接下來，將所制備活性化的B型硅膠加入到IOOmL重量濃度調(diào)整為5 %的聚苯乙烯 磺酸鈉(東曹有限公司制造的聚苯乙烯磺酸鈉PS-50)水溶液中，制作含有活性化B型硅膠 的懸浮液，并將含有活性化B型硅膠的懸浮液在室溫下攪拌12小時(第一步驟)。然后，從 含有活性化B型硅膠的懸浮液中過濾B型硅膠并洗滌，然后在140°C下進行干燥，得到水分 選擇性強的B-PS(吸濕劑)(第二步驟)。如圖1所示，富含強親水性基團的聚苯乙烯磺酸 鈉附著在硅膠孔道表面，硅膠孔道表面的親水性基團由羥基(-0H)轉(zhuǎn)變?yōu)榛撬徕c基-S03Na。 與原料硅膠相比，B-PS表面-SO3Na與水的作用力更強，可使水分在吸濕劑表面優(yōu)先吸附。在表1中所示出了的所得到的B-PS的吸附性能實驗的結(jié)果。此外，還示出了各吸 濕劑每Ig對各種物質(zhì)(水蒸氣、乙醛、甲苯、氨等)的飽和吸附量(g)。另外，吸附性能實驗 對于水蒸氣來說在濕度為90% (RH = 90% )的條件下進行，吸濕劑用量為0. 05g，對于乙 醛、甲苯、氨來說在濕度為0% (RH = 0% )的條件下進行。圖2中示出了本發(fā)明的吸附性能試驗中使用的試驗裝置10。如圖2所示，試驗裝 置10包括容器14和氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀15，其中容器14攪拌含有水蒸氣、乙醛、甲苯或氨 中的任意一種的試驗氣體11和載氣(氮)12;氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀15具有檢測部(圖中 未示出)和主要由吸濕劑構(gòu)成的色譜柱16。容器14和氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀15通過配管 17相連，在容器14內(nèi)被攪拌的含有試驗氣體的溶液，通過配管17到達氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀 15。然后，氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀15的檢測部測定通過色譜柱16前及通過色譜柱16后的溶 液中所包含的試驗氣體11的濃度。之后，根據(jù)通過色譜柱16前后的試驗氣體11的濃度變 化，計算出色譜柱16中水蒸氣、乙醛、甲苯及氨的吸附量。在該裝置10中，試驗氣體11與 運載氣體12通過充滿緩沖液的容器13后到達容器14。作為比較例，采用A型硅膠(富士硅化學(xué)有限公司制造的硅膠750)、B型硅膠(富 士硅化學(xué)有限公司制造的硅膠550)、B-PAAS、B-PVA、B-PEG6000、B-OA、B-MA或B-SMA作為吸 濕劑，進行了吸附性能試驗。作為比較例列舉的A型硅膠及B型硅膠是其表面沒有附著聚苯 乙烯磺酸鹽的硅膠。其中，B-PAAS是B型硅膠的表面附著有聚丙烯酸鈉的吸濕劑，在上述制 造工藝中是通過采用聚丙烯酸鈉替代聚苯乙烯磺酸鹽而得到的吸濕劑。B-PVA是在B型硅 膠的表面附著聚乙烯醇而得到的吸濕劑，在上述制造工藝中，是通過采用聚乙烯醇替代聚 苯乙烯磺酸鹽得到的吸濕劑。B-PEG6000是在B型硅膠的表面附著有聚乙二醇而得到的吸 濕劑，在上述制造工藝中是通過采用聚乙二醇替代聚苯乙烯磺酸鹽得到的吸濕劑。B-OA是 在B型硅膠的表面附著有草酸銨的吸濕劑，在上述制造工藝中是通過采用草酸銨替代聚苯 乙烯磺酸鹽得到的吸濕劑。B-MA是B型硅膠的表面附著有羥基丁二酸銨而得到的吸濕劑， 在上述制造工藝中是通過采用羥基丁二酸銨替代聚苯乙烯磺酸鹽而得到的吸濕劑。B-SMA是B型硅膠的表面附著有苯乙烯-順丁烯二酸銨共聚物而得到的吸濕劑，在上述制造工藝 中是通過采用苯乙烯-順丁烯二酸銨共聚物替代聚苯乙烯磺酸鹽而得到的吸濕劑。表 權(quán)利要求
1.一種吸濕劑，其包括吸濕性無機多孔材料，以及聚苯乙烯磺酸鈉或由羥基丁二酸 交聯(lián)的聚乙烯醇；其特征在于所述聚苯乙烯磺酸鈉和所述由羥基丁二酸交聯(lián)的聚乙烯醇 的任何一個附著在所述吸濕性無機多孔材料的表面；所述吸濕性無機多孔材料是平均孔徑 為5nm以上的硅膠；所述的羥基丁二酸交聯(lián)的聚乙烯醇中羥基丁二酸與聚乙烯醇的質(zhì)量比 為 1 10 1 4。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸濕劑，其特征在于所述聚苯乙烯磺酸鈉和所述由羥基 丁二酸交聯(lián)的聚乙烯醇的任何一個與所述吸濕性無機多孔材料之間的質(zhì)量比為11 1 8。
3.—種吸濕劑的制造方法，其特征在于，包括如下步驟第一步驟，將吸濕性無機多孔材料加入到含有聚苯乙烯磺酸鈉的溶液中從而得到懸浮 液，其中，無機多孔材料與聚苯乙烯磺酸鈉溶液的用量比為1 20 1 4g/mL，并將該懸 浮液攪拌6 M小時；所述吸濕性無機多孔材料是平均孔徑為5nm以上的硅膠；第二步驟，從懸浮液中分離吸濕性無機多孔材料，干燥所述吸濕性無機多孔材料。
4.一種吸濕劑的制造方法，其特征在于，包括如下步驟第一步驟，將羥基丁二酸和吸濕性無機多孔材料加入到含有聚乙烯醇的溶液中從而得 到懸浮液，其中，無機多孔材料與聚苯乙烯磺酸鈉溶液的用量比為1 20 1 4g/mL，并 將該懸浮液攪拌6 M小時；第二步驟，從懸浮液中分離吸濕性無機多孔材料，干燥所述吸濕性無機多孔材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的吸濕劑的制造方法，其特征在于所述從懸浮液中分離吸濕 性無機多孔材料的分離方法為常壓過濾或真空抽濾。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的吸濕劑的制造方法，其特征在于所述的干燥方法為常壓干 燥或真空干燥或冷凍干燥。
7.一種調(diào)濕裝置，其特征在于，包括制冷劑回路(20)，其包括第一吸附熱交換器04)和第二吸附熱交換器(25)，所述第一 吸附熱交換器和所述第二吸附熱交換器上分別擔(dān)載有權(quán)利要求1或2所述的吸濕劑，以及供氣裝置，其將通過所述第一吸附熱交換器以及所述第二吸附熱交換器的空氣供應(yīng)給 建筑物內(nèi)，其中，通過切換所述制冷劑回路的制冷劑循環(huán)方向，交替地在所述第一吸附熱交換器 (24)以及所述第二吸附熱交換器05)中進行所述吸濕劑的吸附動作和再生動作。
8.—種加濕裝置，其特征在于，包括加熱部(32)，其加熱從建筑物外引入的空氣；調(diào)濕部件(31)，其包括權(quán)利要求1或2所述的吸濕劑，能夠從外界空氣吸收水分，當(dāng)由 所述加熱部(3 加熱的空氣通過該調(diào)濕部件(31)時，該調(diào)濕部件(31)向所述加熱空氣釋 放所吸收的水分，以及送風(fēng)部，將通過所述調(diào)濕部件(31)后的空氣送到建筑物內(nèi)。
9.一種換氣裝置，其特征在于，包括供氣扇，將建筑物外的空氣送入到建筑物內(nèi)；排氣扇，將建筑物內(nèi)的空氣排出到建筑物外，以及全熱交換轉(zhuǎn)子(40)，其上擔(dān)載有權(quán)利要求1或2所述的吸濕劑，在由所述供氣扇所傳送的空氣和由所述排氣扇所傳送的空氣之間進行全熱交換。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種吸濕劑及其制造方法與應(yīng)用，該吸濕劑包括吸濕性無機多孔材料，以及聚苯乙烯磺酸鈉或由羥基丁二酸交聯(lián)的聚乙烯醇；所述聚苯乙烯磺酸鈉和所述由羥基丁二酸交聯(lián)的聚乙烯醇的任何一個附著在所述吸濕性無機多孔材料的表面；所述吸濕性無機多孔材料是平均孔徑為5nm以上的硅膠；所述的羥基丁二酸交聯(lián)的聚乙烯醇中羥基丁二酸與聚乙烯醇的質(zhì)量比為1∶10～1∶4。該吸濕劑具有吸水量大、吸濕選擇性高的特點，對水分的吸附能力強、對甲苯、乙醛等異味成分的吸附能力低。通過簡單的攪拌、過濾、干燥可獲得聚苯乙烯磺酸鹽或由羥基丁二酸交聯(lián)的聚乙烯醇附著在無機多孔材料表面上的吸濕劑。該吸濕劑可用于調(diào)濕裝置、加濕裝置和換氣裝置。
文檔編號B01J20/30GK102114378SQ20101060774
公開日2011年7月6日 申請日期2010年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月27日
發(fā)明者張立志, 木戶照雄, 神野亮, 裴麗霞 申請人:華南理工大學(xué), 日本大金工業(yè)株式會社