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干燥剂、吸附剂基本知识

wlgj168 — Mon, 12 May 2008 13:58:17 CST

1、什么是干燥剂？

1）什么是干燥剂？

干燥剂是能脱除某种物质中水分或者水蒸汽而本身与水相结合的物质，称为干燥剂。它的干燥原理就是通过物理方式将水分子吸附在自身的结构中或通过化学方式吸收水分子并改变其化学结构，变成另外一种物质。从理论上讲，每一种能与水分结合的物质，均可作为干燥剂，但实际上，只有那些能大量而快速地脱除其它物质中水分的物质，才被作为干燥剂广泛使用。

干燥剂分为液体或固体干燥剂。常用的液体干燥剂有浓硫酸、甘油、二甘醇、氯化锂、溴化锂水溶液等；固体干燥剂有硅胶、蒙脱石、氧化钙、氯化钙、活性氧化铝、沸石分子筛等。

目前干燥剂行业中主要有三种典型干燥剂产品：

硅胶干燥剂---主要成分是二氧化硅，由天然矿物经过提纯加工而成粒状或珠状。作为干燥剂，它的微孔结构（平均为2A。）对水分子具有良好的亲和力。硅胶最适合的吸湿环境为室温（20～32）、高湿（60～90%），它能使环境的相对湿度降低至40%左右。

粘土干燥剂（蒙脱石）---外观形状为灰色小球，最适宜在50℃以下的环境中吸湿。当温度高于50℃，粘土的“放水”程度便大于“吸水”程度。但粘土的优势在于价格便宜。

分子筛干燥剂---它是人工合成且对水分子有较强吸附性的干燥剂产品。分子筛的孔径大小可通过加工工艺的不同来控制，除了吸附水气，它还可以吸附其它气体。在230℃以上的高温情况下，仍能很好的容纳水分子。其优点是适应性强。缺点是吸湿率低，不可降解。

人类在古建筑和墓葬中使用干燥剂由来已久。远在距今4000年的新石器石器，中国已能烧石灰，并用白灰面作房屋地面防潮。在战国和西汉的大型古墓中，采用木炭防潮比较普遍。

1840年左右已报道天然沸石的可逆脱水作用。之后，19世纪末到20世纪初，天然沸石用来作为干燥剂。由于天然沸石不能满足工业上的大规模需要，1945年后开始合成沸石分子筛以满足日益增长的干燥剂的需求。

2）如何确定干燥剂的用量？

干燥剂的用量取决于多方面的因素：干燥空间的大小，包装材料的性能，包装物品的存放环境，密封时的大气条件，包装物品的保质期，包装的密封程度等等。

3）什么是饱和度，什么是平衡容量？

虽然他们是两种概念，但针对干燥剂，从实践意义上来说都是指不再吸湿。

饱和度是指干燥剂已吸饱了，即使有再多的水气，它都无法吸附。

平衡容量是指干燥剂从空气中吸走了足够的潮气，使得大气对水气的容纳能力超过了干燥剂对水气的吸附能力。此时，增加更多的干燥剂也不会降低该环境的相对湿度。

4）一个单位（unit）干燥剂指什么？

国外常用的干燥剂吸附单位。依据干燥剂的吸附能力：①一个“unit”的干燥剂在25℃的平衡气温（RH=20%）的条件下，能吸附3.00g水气；②一个“unit”的干燥剂在25℃的平衡气温（RH=40%）的条件下，能吸附6.00g水气。确切地来说，一个“单位”蒙脱石干燥剂相当于33克，一个“单位”硅胶干燥剂和分子筛相当于28克，一个“单位”纤维干燥剂相当于18克

5）怎样选择干燥剂？

按应用环境区分，一般为三种情况：（MD型吸湿率为50%，F型吸湿率为100%）

（1）在小环境中使用：干燥剂直接放在瓶、罐或其他密闭的小袋中，使小环境中的物品保持干燥

（2）在中环境中使用：干燥剂直接放在包装的纸箱（或包装桶、袋）中使用，以避免包装中的物品受潮。

（3）在大环境中使用：干燥剂直接放在类似仓库、集装箱中使用，以达到控制大环境湿度的目的。

2、什么是吸附剂

用以选择性吸附气体或液体混合物中某些组分的多孔性固体物质称吸附剂（吸收剂）。

吸附剂通常制成球形、圆柱形或无定形的颗粒或粉末。优良吸附剂应具有的特性主要是单位质量吸附剂具有较大的表面积，对吸附物质具有较大的吸附能力（即平衡吸附量大）。并且具有良好的选择性，即能优先吸附混合物中某些组分。此外，还要求容易再生（即平衡吸附量对温度或压力的变化敏感），具有足够的强度和耐磨性等。

1）常用的吸附剂有

（1）硅胶。由硅酸钠水溶液脱钠离子制成的坚硬多孔的凝胶颗粒，能大量吸收水分，吸附非极性物质量很少，常用于气体或有机溶剂的干燥以及石油制品的精制。

（2）活性白土、硅藻土等天然物质。常用于油品和糖液的脱色精制。

（3）活性炭。由各种含炭物质经炭化和活化处理而成，耐酸碱但不耐高温，吸附性能良好，多用于气体或液体的除臭、脱色、以及溶剂蒸气回收和低分子烃类的分离。

（4）活性氧化铝。由氧化铝的水合物加热脱水制成的多孔凝胶和晶体的混合物，常用于气体和有机物的干燥。

（5）合成沸石。又称分子筛，人工合成的硅铝酸盐，具有均匀的孔径，热稳定性高，选择性好，用于气体和有机溶剂的干燥及石油馏分的吸附分离等。

（6）合成树脂。具有巨型网状结构，常用的有非极性树脂，如苯乙烯-二乙烯基苯共聚体；极性树脂，如聚甲基丙烯酸酯，用于废水处理、维生素的分离、药剂的脱色和精制等。

2）吸附剂选择决定分离效果

工业上常用的吸附剂有硅胶类、氧化铝类、活性炭类、分子筛类等吸附剂，另外还有针对某组分选择性吸附而研制的特殊吸附材料。吸附剂对各种气体组分的吸附性能是通过实验测定静态下的等温吸附线和动态下的穿透曲线来评价的。吸附剂的良好吸附性能是吸附分离过程的基本条件。在变压吸附过程中吸附剂的选择还要考虑解决吸附和解吸之间的矛盾，一方面吸附剂对杂质应有较大的吸附量，同时被吸附的杂质应易于解吸，从而在短周期内达到吸附解吸平衡，使分离提纯过程能够维持下去。选择吸附剂的另一要点是组分间的分离系数尽可能大。气体组分的分离系数越大，分离越容易，得到的产品气纯度越高。同时回收率也越高。

在吸附过程中由于床内压力呈周期性变化，气体在短时间内进入或排出吸附床层，吸附剂要经受气流频繁的冲刷，要求所使用的吸附剂应有足够的强度，以减少破碎和磨损。分离组分复杂、类别较多的气体混合物，常需要选用几种吸附剂，这些吸附剂可按吸附分离性能依次分层装填在同一吸附床内，有些情况也可分别装填在各个吸附床内。正是由于以上几种原因，变压吸附工艺对吸附剂具有特殊的要求，因此将用于变压吸附工艺的吸附剂称之为专用吸附剂。变压吸附专用硅胶是针对变压吸附气体分离技术研究开发的专用吸附剂。通过特殊的吸附剂生产工艺，控制吸附剂的孔径分布和孔容，改变吸附剂的表面物理化学性质，使其具有吸附容量大，吸附、脱碳速度快，吸附选择性强，分离系数高的特点。

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硅胶的特点及安全性能

wlgj168 — Mon, 12 May 2008 13:56:43 CST

分类:

一般来说，硅胶按其性质及组分可分为有机硅胶和无机硅胶两大类。

特点：

无机硅胶是一种高活性吸附材料，是具有固体特性的胶体物质，通常是用硅酸钠和硫酸反应，并经老化、酸泡等一系列后处理过程而制得。其基本成分是高纯度的不规则形状的二氧化硅，化学分子式为mSiO₂•nH₂O。硅胶的物理结构是有丰富微孔和较高的比表面积，它的表面为硅羟基结构，因此具有对水蒸气或其他有极性物质的强吸附作用以及选择性吸附分离能力，在吸附、干燥、物质的分离、提纯、高纯质制备等领域有着广泛的应用。在化学工程领域，硅胶可以用作催化剂或催化剂的载体。

硅胶由于它的化学组成及物理结构的特性，决定了它具有许多其它同类材料难以取代的特点，在应用中具有以下的优点：

（1）硅胶无毒无味，化学性质稳定，不溶于其他任何溶剂和溶液，除氢氟酸（HF）和强碱外，不与任何物质发生反应。

（2）硅胶热稳定性好，A型的细孔类硅胶可在300℃以内的温度下使用，而其他类型的硅胶则能够在500-600℃的高温条件下长期使用。

（3）硅胶具有刚性的骨架结构，较高的机械强度，良好的耐磨性能。

（4）硅胶非潮解、不腐蚀和不溶于水的特性，即使吸满水后，外观感觉还是干燥的。

（5）硅胶具有稳定的质量，不会因为使用及外界环境的变化而变化。

硅胶系列产品的每个品种都因其制造方法不同具有自己的特点，这是因为硅胶在制造过程中可以通过控制相应的工艺条件得到不同类型的孔隙结构并适应不同的应用领域。

　　硅胶根据其孔径的大小分为：大孔硅胶、粗孔硅胶、B型硅胶、细孔硅胶。由于孔隙结构的不同，因此它们的吸附性能各有特点。粗孔硅胶在相对湿度高的情况下有较高的吸附量，细孔硅胶则在相对湿度较低的情况下吸咐量高于粗孔硅胶，而B型硅胶由于孔结构介于粗、细孔之间，其吸附量也介于粗、细孔之间。大孔硅胶一般用作催化剂载体、消光剂、牙膏磨料等。因此应根据不同的用途选择不同的品种。

有机硅胶是指含有Si-C键、且至少有一个有机基是直接与硅原子相连的化合物，习惯上也常把那些通过氧、硫、氮等使有机基与硅原子相连接的化合物也当作有机硅化合物。其中，以硅氧键（-Si-0-Si-）为骨架组成的聚硅氧烷，是有机硅化合物中为数最多，研究最深、应用最广的一类，约占总用量的90%以上。

有机硅材料按其形态的不同，可分为：硅烷偶联剂（有机硅化学试剂）、硅油（硅脂、硅乳液、硅表面活性剂）、高温硫化硅橡胶、液体硅橡胶、硅树脂、复合物等。

一般经常用作干燥剂、吸附剂、催化剂和催化剂载体的硅胶是指无机硅胶。硅胶吸附水份后，可以用曝晒、烧焙、风干等方法再生。

安全性能：

　　硅胶本身没有毒性，但有的硅胶里掺有对人体有害的添加剂。硅胶主要成分是二氧化硅，化学性质稳定，不燃烧。硅胶是一种非晶态二氧化硅，应控制车间粉尘含量不大于10毫克/立方米，需加强排风，操作时戴口罩。

　　硅胶有很强的吸附能力，对人的皮肤能产生干燥作用，因此，操作时应穿戴好工作服。若硅胶进入眼中，需用大量的水冲洗，并尽快找医生治疗。

　　蓝色硅胶由于含有少量的氯化钴，有毒，应避免和食品接触和吸入口中，如发生中毒事件应立即找医生治疗。

硅胶在使用过程中因吸附了介质中的水蒸汽或其他有机物质，吸附能力下降，可通过再生后重复使用。

贮存与包装：

硅胶具有强的吸湿能力，因此应贮存在干燥地方，包装物与地面之间要有搁架。包装物有钢桶、纸桶、纸箱、塑料瓶、聚乙烯塑料复合袋、柔性集装袋等。具体包装规格见分类产品说明。

运输过程中应避免雨淋、受潮和曝晒。

硅胶的再生

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硅胶的再生

wlgj168 — Mon, 12 May 2008 13:54:09 CST

硅胶在使用过程中因吸附了介质中的水蒸汽或其他有机物质，吸附能力下降，可通过再生后重复使用。

1、硅胶吸附水蒸汽后的再生

　　硅胶吸附水份后，可通过热脱附方式将水份除去，加热的方式有多种，如电热炉、烟道余热加热及热风干燥等。

　　脱附加热的温度控制在120--180℃为宜，对于蓝胶指示剂、变色硅胶、DL型蓝色硅胶则控制在100--120℃为宜。各种工业硅胶再生时的最高温度不应超过以下限度：

　　　　粗孔硅胶不得高于600℃；
　　　　细孔硅胶不得高于200℃；
　　　　蓝胶指标剂（或变色硅胶）不得高于120℃；
　　　　硅铝胶不得高于350℃。

　　再生后的硅胶，其水份一般控制在2%以下即可重新投入使用。

　　2、硅胶吸附有机杂质后的再生

　　1）焙烧法

　　对于粗孔硅胶，可放在焙烧炉内逐渐升温至500--600℃，约经6—8小时至胶粒呈白色或黄褐色即可。对细孔硅胶，焙烧温度不能超过200℃。

　　2）漂洗法
　　将硅胶在饱和水蒸汽中吸附达到饱和后放热水中浸泡漂洗，并可结合使用洗涤剂以除去废油或其它有机杂质，再经净水洗涤后烘干脱水。

　　3）溶剂冲洗法
　　根据硅胶吸附有机物种类，选用适当的溶剂，将吸附在硅胶内的有机物溶出，然后将硅胶加热以脱除溶剂。

　　3、硅胶再生应注意的问题

　　⒈ 烘干再生时应注意掌握逐渐提高温度，以免剧烈干燥引起胶粒炸裂，降低回收率。

　　⒉ 对硅胶焙烧再生时，温度过高会引起硅胶孔结构的变化而明显降低其吸附效果，影响使用价值。对于蓝胶指示剂或变色硅胶，脱附再生的温度应不超过120℃，否则会因显色剂逐步氧化而失去显色作用。

⒊ 经再生后的硅胶一般应过筛除去微细颗粒，以使颗粒均匀。

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硅胶的选购

wlgj168 — Mon, 12 May 2008 13:52:35 CST

1、用做干燥剂、防潮剂的硅胶：

细孔硅胶、B型硅胶、C型硅胶、粗孔硅胶、硅铝胶、蓝色硅胶、DL蓝色硅胶、高效干燥剂、硅胶干燥片、小包装硅胶、FNG硅胶。

主要应用在：

1）静态干燥

防湿包装：照相机及感光材料、精密仪器/电器、食品、药品、鞋、衣服、皮革、武器、电讯器材等。
空气脱湿：家庭内壁橱、柜子、地板、乐器等。

2）动态干燥

空气干燥：仓库、船仓、制药厂、精密机械、电子器材制造厂、压缩空气、仪表空气干燥。

工业气体脱水精制：氢、氧、氮、氯、CO₂、乙炔、乙烯、甲烷、乙烷、丙烷、SO₃、SO₂、天然气、煤气。

3）液体脱水

有机溶剂的脱水：甲醇、乙醇、苯、甲苯、氯甲烷、煤油、汽油、液化石油气、卤化氢、液体石蜡、丙酮等。

冷冻机冷媒的脱水：液氨、氟利昂、二氯甲烷等。

变压器油、变换器油脱水。

其中：

细孔硅胶	在低相对湿度时吸附量高，露点可达 -40℃～ -70℃。
B型硅胶 C型硅胶粗孔硅胶	在高相对湿度时吸附量高，适用于控制湿度防结露包装。
硅铝胶	在低相对湿度时吸附量与细孔硅胶相似，但在高相对湿度时吸附量比细孔硅胶高，且热稳定性比细孔硅胶高150℃以上。
蓝色硅胶	可以通过自身颜色变化指示出环境相对湿度，可以判断环境湿度是否达到要求，干燥剂是否失效。
硅胶干燥片	主要用于瓶装药品、食品的防潮。
DL蓝色硅胶	具有吸附一定水份开始变色到规定水份完成变色的定量变色特点。
高效干燥剂	主要用于精密仪器、器械干燥，吸附量高，常温下能使露点降至-70℃以下。
FNG硅胶	遇水不炸裂，主要用于空分装置中空气干燥、和作为普通硅胶保护床的缓冲干燥剂

2、用做吸附剂、分离剂的硅胶：

细孔硅胶、B型硅胶、C型硅胶、变压吸附硅胶、硅砂、FNG硅胶、啤酒硅胶、粗孔硅胶、粗孔微球硅胶、硅铝胶、柱层析硅胶。

主要应用在：

石油化工、合成工业、电业、有机产品精制过程中杂质的吸附、分离。

其中：

粗孔硅胶	用于变压器油除酸，均酐脱色等。
变压吸附硅胶	主要用于合成工业、食品、饮料等CO2的回收制取，优点在于吸附快，脱附也快。
FNG硅胶	主要用于石油化工、电业、酿造等行业做液体吸附剂，液体氧制造过程中乙炔气的吸附
硅砂	主要用于猫、狗等小动物垫料，具有除臭、清洁卫生、经济、垃圾量少等特点。
啤酒硅胶	主要用于工业发酵品中高分子蛋白质吸附。
硅铝胶	主要用于变温吸附分离轻烃。
柱层析硅胶	主要用于石油精制、脱除芳烃物质或中草药中有效成分的分离、提纯。

应用实例：

乙醇、醚、丙酮、苯、汽油等有机溶剂蒸气的吸附。
SO2、H2O、N2O4、CO2、CO、乙烯、光气等气体的吸附、回收或除去。
天然气中的碳氢化合物分离及脱硫。
从链烷烃中分离芳香烃。

3、用做催化剂及催化剂载体的硅胶：

粗孔硅胶、B型硅胶、粗孔微球硅胶、C型硅胶、细孔硅胶、变压吸附硅胶、FNG硅胶、硅铝胶等。

主要应用在：

石油化工、有机产品、合成工业做为催化剂载体或催化剂。

其中：

粗孔微球硅胶	主要用于三聚氰胺、苯酐、顺丁烯二酐、顺丁橡胶、丙烯腈合成等。
粗孔块状硅胶	用于苯酐催化剂等。

4、应用在化学分析、检测等方面的硅胶：

薄层层析硅胶、柱层层析硅胶、液相色谱固定相硅胶、硅胶板、硅酸、活化硅胶。

主要应用在：

天然、合成有机物的分析、分离，医药、农药、中草药、粮食、食品、有机化工产品中主要成分或微量杂质的定性与定量分析，或某些物质的分离提纯。

其中：

薄层层析硅胶	用于薄层层析的固定相。
硅酸	主要用于化学试剂和钨丝加工的熔剂。
活化硅胶	用于大气有害、有毒气体鉴定载体，也用于采矿业中易燃易爆气体监测。

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