超臨界氣凝膠干燥設(shè)備 一、氣凝膠概述： 氣凝膠是一種具有高比表面積、低堆積密度的多孔納米材料。由于氣凝膠具有*的納米結(jié)構(gòu),因此在航天、催化、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景,其制備技術(shù)已成為化學(xué)工程研究的一個(gè)新興領(lǐng)域。溶膠-凝膠法(Sol-gel)是制備氣凝膠的一種常用方法,它包括溶膠制備、凝膠制備和凝膠干燥這樣三個(gè)過(guò)程。 凝膠的干燥過(guò)程是其中的一個(gè)重要過(guò)程。傳統(tǒng)的干燥方法對(duì)氣凝膠的制備會(huì)有以下不利影響:材料的基礎(chǔ)粒子變粗,比表面積大幅下降,孔隙大量減少等。近年發(fā)展起來(lái)的超臨界流體干燥技術(shù)(Supercriticalfluiddrying,SCFD)則不會(huì)產(chǎn)生這一類的不利影響。 由于超臨界流體兼具氣體和液體的性質(zhì),無(wú)氣液界面,因此也就沒(méi)有表面張力存在,此時(shí)的凝膠毛細(xì)管孔中并不存在由表面張力產(chǎn)生的附加壓力。因此利用在超臨界流體條件下對(duì)凝膠進(jìn)行干燥,不會(huì)產(chǎn)生由附加壓力而引起的凝膠結(jié)構(gòu)的坍塌,避免了凝膠在干燥過(guò)程中的收縮,保持了凝膠網(wǎng)絡(luò)框架結(jié)構(gòu),制得具有高比表面積、粒徑分布均勻、大孔容的超細(xì)氣凝膠. 二、實(shí)現(xiàn)凝膠干燥的途徑： 常用的干燥介質(zhì)主要有兩類:一類是甲醇、乙醇等有機(jī)醇類物質(zhì);還有一類是CO2。 綜合所閱文獻(xiàn),現(xiàn)有的SCFD技術(shù)可分為以下三類: 2-1、高溫超臨界有機(jī)溶劑干燥： 溶膠-凝膠法制備催化劑一般都是在水溶液中進(jìn)行。由于水的臨界溫度、臨界壓力都比較大(Tc=374.15℃,Pc=22.12MPa),所以水凝膠不適合直接進(jìn)行超臨界流體干燥。 高溫超臨界有機(jī)溶劑干燥法是將反應(yīng)得到的水溶膠用有機(jī)溶劑將水置換出來(lái),得到有機(jī)溶膠或利用其它方法直接制得有機(jī)溶膠,有機(jī)溶膠再經(jīng)過(guò)老化變?yōu)橛袡C(jī)凝膠;然后將有機(jī)凝膠置于已放入適量相同溶劑的高壓干燥器中,升溫增壓使該有機(jī)溶劑達(dá)到超臨界狀態(tài),利用該有機(jī)溶劑的超臨界性質(zhì)達(dá)到驅(qū)除凝膠中溶劑的目的。 高溫超臨界有機(jī)溶劑干燥法操作簡(jiǎn)單,干燥效果明顯，在制得水凝膠后,用無(wú)水乙醇交換得到醇溶膠,經(jīng)老化得到醇凝膠,以無(wú)水乙醇為介質(zhì),用SCFD法干燥醇凝膠。 2-2、液態(tài)CO2置換超臨界干燥： CO2的臨界溫度接近于室溫,且CO2無(wú)毒,不易燃易爆。因此CO2必然是進(jìn)行超臨界流體干燥的一種良好干燥介質(zhì)。液態(tài)CO2置換超臨界干燥法是用CO2取代有機(jī)溶劑作為干燥介質(zhì)進(jìn)行超臨界干燥。 超臨界干燥裝置組成： 超臨界干燥裝置主要由：氣源系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、流量控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、壓力控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)、干燥裝置、分離裝置、電腦控制系統(tǒng)及電氣控制、支架箱體等組成。 由于氣凝膠具有的高比表面積特性，其材料在航天、催化、環(huán)保、醫(yī)療等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。氣凝膠的制備干燥技術(shù)已成為化學(xué)工程研究的一個(gè)新興領(lǐng)域。 我公司在原有超臨界干燥裝置系列超臨界氣凝膠干燥裝置的實(shí)際應(yīng)用基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)升級(jí)，針對(duì)該領(lǐng)域研究趨勢(shì)進(jìn)行產(chǎn)品的不斷升級(jí)改造，對(duì)干燥器及壓力控制兩大系統(tǒng)進(jìn)行一系列的升級(jí)，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品的適用范圍和自動(dòng)化程度. 主要技術(shù)指標(biāo)： 凝膠干燥器：2L/40MPa，350℃ 一級(jí)分離器0.6L/30MPa，85℃ 乙醇精餾器：Φ34×1300/30MPa，85℃ 制冷系統(tǒng)：3100kcal/h，風(fēng)冷，法國(guó)進(jìn)口核心部件 儲(chǔ) 罐：4L/16MPa 蓄能器：1L/50MPa 高壓輸送泵：50L/50MPa 變頻器：2.2kW 流量計(jì)：6.3～63L/6.3MPa 加熱功率：8.4kW 總功率：9kW 電 源：AC380V 50Hz