超臨界氣凝膠干燥設備介紹
超臨界氣凝膠干燥設備 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。由于氣凝膠具有獨特的納米結構,因此在航天、催化、環(huán)境保護等領(lǐng)域有著(zhù)廣闊的應用前景,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。傳統的干燥方法對氣凝膠的制備會(huì )有以下不利影響:材料的基礎粒子變粗,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(lèi)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構的坍塌,避免了凝膠在干燥過(guò)程中的收縮,保持了凝膠網(wǎng)絡(luò )框架結構,制得具有高比表面積、粒徑分布均勻、大孔容的超細氣凝膠. 二、實(shí)現凝膠干燥的途徑： 常用的干燥介質(zhì)主要有兩類(lèi):一類(lèi)是甲醇、乙醇等有機醇類(lèi)物質(zhì);還有一類(lèi)是CO2。 綜合所閱文獻,現有的SCFD技術(shù)可分為以下三類(lèi): 2-1、高溫超臨界有機溶劑干燥： 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。 高溫超臨界有機溶劑干燥法是將反應得到的水溶膠用有機溶劑將水置換出來(lái),得到有機溶膠或利用其它方法直接制得有機溶膠,有機溶膠再經(jīng)過(guò)老化變?yōu)橛袡C凝膠;然后將有機凝膠置于已放入適量相同溶劑的高壓干燥器中,升溫增壓使該有機溶劑達到超臨界狀態(tài),利用該有機溶劑的超臨界性質(zhì)達到驅除凝膠中溶劑的目的。 高溫超臨界有機溶劑干燥法操作簡(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、制冷系統、流量控制系統、溫度控制系統、壓力控制調節系統、干燥裝置、分離裝置、電腦控制系統及電氣控制、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、醫療等領(lǐng)域有著(zhù)廣闊的應用前景。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。
