沸石再助力！與爆炸干燥劑說再見！

天外來客142857 2022-06-17 發(fā)布于北京

展開全文

談及干燥劑，想必大家并不陌生，其作為一種吸濕性材料，可用于去除特定空間中的水分，具有防潮、防霉、除濕等作用，被廣泛應(yīng)用于儀器、電子設(shè)備、藥品、食品、紡織品及其他各種包裝物品中。一般常見的干燥劑主要成分包括生石灰、硅膠、蒙脫石、纖維等，但是這些材料或具有較強腐蝕性、或易燃易爆性，還有部分材料更是具有毒性，因此都具有一定的危險性。近年來，因干燥劑引起的兒童誤食中毒、爆炸火災(zāi)等事件屢見不鮮，對此急需一種新的干燥劑材料有效杜絕這些問題。沸石因具有天然環(huán)保、吸濕性能強、安全無毒、不可燃等特性，因此成為了干燥劑材料領(lǐng)域內(nèi)諸多研究學(xué)者關(guān)注的焦點。

01 什么是干燥劑

干燥劑，指的是能除去潮濕物質(zhì)中部分水分的物質(zhì)，其通過與水結(jié)合生成水合物進(jìn)行干燥，或通過物理吸附水進(jìn)行干燥。

干燥劑的吸濕程度與產(chǎn)品品質(zhì)息息相關(guān)，就食品而言，在適當(dāng)?shù)臏囟群蜐穸认拢澄镏械募?xì)菌和霉菌便會以驚人的速度繁殖，造成受潮及色變，使食物腐壞；電子產(chǎn)品也會因濕度過高造成金屬氧化而銹蝕。

02 傳統(tǒng)干燥劑的危險性

一般常見的干燥劑主要成分包括生石灰、硅膠、蒙脫石、纖維等，因生石灰干燥劑具有較好的干燥吸濕效果，因此廣泛用于食品、藥品、醫(yī)學(xué)保健、服裝、設(shè)備器械等各類產(chǎn)品的干燥封存中。但是由于這種干燥劑主要成分為氧化鈣（CaO），與水反應(yīng)會生成氫氧化鈣(Ca(OH)2)并產(chǎn)生大量熱，具有一定腐蝕性、毒性。

并且，伴隨著其溫度升高，很容易引起爆炸，當(dāng)飛濺到人體表面時，會造成不同程度的傷害，尤其是會對眼睛造成嚴(yán)重傷害。近年來，因兒童誤食、接觸干燥劑造成的傷害事件屢見不鮮。據(jù)央視新聞報道，一名8歲男童因?qū)⒘闶嘲锏男“稍飫┎痖_，倒入瓶中加水玩耍，豈料瞬間發(fā)生爆炸，一只眼睛因堿性液體侵蝕，造成失明。

03 天然安全、吸濕性能強的沸石干燥劑

沸石對水有很高的親和力，可以在不改變自身結(jié)構(gòu)的情況下，具有極強的吸附解吸能力；并且，沸石是多種已被美國食品藥品監(jiān)督管理局FDA認(rèn)證的食品、保健品中的添加礦物，因此是安全的；除此之外，沸石具有耐高溫、不可燃、熱穩(wěn)定性良好等特點，憑借這些特性，可以讓沸石作為一種優(yōu)秀的干燥劑材料被廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域。

【沸石干燥原理】

沸石干燥劑可廣泛應(yīng)用于蒸發(fā)率低的地方，當(dāng)周圍環(huán)境濕度高時，其可以吸收空氣中多余的水分直至達(dá)到飽和點或平衡容量，保持物質(zhì)干燥和衛(wèi)生。并且，由于沸石兼具吸濕放濕功能，因此如果環(huán)境干燥，濕度水平下降，沸石會釋放水分，直到與濕度達(dá)到平衡，確保物品一直處在溫濕度平衡的空間環(huán)境中，并且這種狀態(tài)是持續(xù)、循環(huán)的。另外，沸石孔道內(nèi)表面具有很強的靜電力場和極性，對H2O、H2S 等極性分子親合力很強，即便在在較低濕度、壓力、濃度和較高溫度情況下吸附容量仍然很大。天津大學(xué)理學(xué)院趙常等人通過試驗證明，沸石干燥劑吸濕率更高，遠(yuǎn)大于硅膠和生石灰石。

（分別為硅膠、生石灰與沸石干燥劑的吸水率）

根據(jù)科研人員發(fā)現(xiàn)，沸石干燥劑吸濕過程屬于非穩(wěn)態(tài)條件下的擴散過程，其動力學(xué)模型符合Fick第二定律。這種吸濕過程中，沸石干燥劑的吸水量最先隨著時間成平方次增長，隨后逐漸變緩趨于平衡。

【沸石干燥劑的主要應(yīng)用】

目前，沸石干燥劑的一些重要應(yīng)用包括：

·貨物運輸：沸石干燥劑可用于在跨國運輸時保持包裝產(chǎn)品干燥。

·提取雜質(zhì)：沸石干燥劑可用吸附空氣中的雜質(zhì)、有害物質(zhì)，保持該區(qū)域空氣清新；同時，有助于消除地下室、車庫和儲藏室等封閉區(qū)域的惡臭氣味。

·保護易潮商品：沸石干燥劑對保護易潮商品很重要，例如香料、豆類和其他食品等，如果它們與濕氣接觸就很容易變質(zhì)。而將沸石干燥劑一同包裝，可以較好地保持商品的干燥性，防治潮濕、發(fā)霉。

·保存化學(xué)品：沸石干燥劑可用于防止化學(xué)品與水接觸發(fā)生的燃燒、爆炸事故。

·去除異味：沸石干燥劑可用于空氣凈化器濾層中，通過大量孔穴捕獲吸附空氣中的異味，并釋放回不含濕氣的衛(wèi)生空氣。

【沸石可應(yīng)用于干燥設(shè)備】

沸石除了可制作為干燥劑，還可應(yīng)用于干燥設(shè)備中，美國SLOCORE公司就將沸石應(yīng)用于除濕機中，可應(yīng)用于兒童房、臥室、客廳、辦公室、食品儲藏室、更衣室、壁櫥、醫(yī)務(wù)室、醫(yī)院等空間中，其不需要使用壓縮機和制冷劑氣體即可達(dá)到干燥效果，非常環(huán)保、安靜。

（沸石除濕機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖）

另外，沸石亦可應(yīng)用于陶瓷盤、抗菌預(yù)過濾器和離子發(fā)生器中，這些設(shè)備均可去除有害、致敏元素（污垢、氣味、煙霧、微粒、灰塵）及吸附水分，保持食物的干燥、新鮮、衛(wèi)生。

當(dāng)前干燥劑已被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域中，人們對其功能性提出了更高要求，如吸附效率、吸水量、環(huán)保性、安全性等，而作為能夠滿足這些需求的沸石干燥劑如今已走進(jìn)大眾視野中。相信伴隨著生物、物理、化學(xué)技術(shù)的不斷交叉與發(fā)展，相關(guān)研究的進(jìn)一步深入，這種新型的干燥劑一定會得到廣泛的開發(fā)和應(yīng)用，更深入地融入我們的生活中，在各個領(lǐng)域大放異彩！

素材整理自：知網(wǎng)、萬方、維普、Base等

圖片來自素材、網(wǎng)絡(luò)

參考文獻(xiàn)

[1]田銳，吳中華. 氣體干燥技術(shù)及裝置[J]. 干燥技術(shù)與設(shè)備，2012，10（3）：46-51.

[2]譚和平，錢杉杉，高楊，等. 室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究[J]. 中國測試，2012，38（5）：39-43.
[3]方正，王佳黎，李凱，等. 室內(nèi)空氣污染物降解效果的動態(tài)測試方法研究[J]. 中國測試，2010，36（4）：50-52.

[4]王承霞，黃曉天，王喜元，等. 室內(nèi) 空氣污染治理產(chǎn) 品及應(yīng)用[J]. 中國測試，2010，36（4）：47-49.

[5] 賈金才. 膜分離法空氣凈化的應(yīng)用與研究進(jìn)展[J]. 深冷技術(shù)，2011（4）：33-38.

[6] Belding W A， Delmas M P F. Novel desiccant cooling system using indirect evaporative cooler[J]. ASHRAE Transactions，1997，103（1）：841-847.

[7]張立志. 除濕技術(shù)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005：251-259.

[8]Koronaki I P， Rogdakis E， Kakatsiou T. Thermodynamic analysis of an open cycle solid desiccant cooling system using artificial neural network[J]. Energy Conversion and Management，2012（60）：152-160.