干燥剂和吸附剂：原理、应用与选型指南

干燥剂和吸附剂：原理、应用与选型指南

干燥剂和吸附剂是现代工业中不可或缺的材料，它们在保持物品干燥、防止霉变、提纯产品等方面发挥着重要作用。本文将详细介绍干燥剂和吸附剂的定义、工作原理、应用、分类以及选型指南，帮助读者全面了解这些材料的特点和使用场景。

干燥剂和吸附剂

概述

干燥剂是指能除去潮湿物质中部分水分的物质。如硫酸钙和氯化钙等，通过与水结合生成水合物进行干燥；物理干燥剂，如硅胶与活性氧化铝等，通过物理吸附水进行干燥。湿气的管控与产品的良率密切相关，以食品为例，在适当的温度和湿度下，食物中的细菌和霉菌会以惊人的速度繁殖，使食物腐坏，造成受潮及色变。电子产品也会因湿度过高造成金属氧化，产生不良。干燥剂的使用是为了避免多余的水分造成不良品的发生。

吸附剂也称吸收剂。这种物质可使活性成分附着在其颗粒表面，使液态微量化合物添加剂变为固态化合物，有利于实施均匀混合。是一种能够有效地从气体或液体中吸附其中某些成分的固体物质。具有大的比表面、适宜的孔结构及表面结构；对吸附质有强烈的吸附能力；一般不与吸附质和介质发生化学反应；制造方便、容易再生；有极好的吸附性和机械性特性。

工作原理

1. 絮凝作用原理：PAM用于絮凝时，与被絮凝物种类表面性质，特别是动电位，粘度、浊度及悬浮液的PH值有关，颗粒表面的动电位，是颗粒阻聚的原因加入表面电荷相反的PAM，能使动电位降低而凝聚。

2. 吸附架桥：PAM分子链固定在不同的颗粒表面上，各颗粒之间形成聚合物的桥，使颗粒形成聚集体而沉降。

3. 表面吸附：PAM分子上的极性基团颗粒的各种吸附。

4. 增强作用：PAM分子链与分散相通过种种机械、物理、化学等作用，将分散相牵连在一起形成网状。

应用

1. 物理吸附

干燥剂适用于防止仪器，仪表，电器设备，药品，食品，纺织品及其他各种包装物品受潮，在海运途中干燥剂也有广泛的应用，因为货物在运输过程中常因温度大而受潮变质，用干燥剂可有效的去湿防潮，使货物的质量得到保障。

1. 干燥剂用于瓶装药品、食品的防潮。保证内容物品的干燥，防止各种杂霉菌的生长。

2. 干燥剂可作为一般包装干燥剂使用，用于防潮。

3. 干燥剂可方便地置于各类物品（如仪器仪表、电子产品、皮革、鞋、服装、食品、药品和家用电器等）包装内，以防止物品受潮霉变或锈蚀。

4. 化学吸附

5. 酸性干燥剂：浓硫酸、五氧化二磷，用于干燥酸性或中性气体，其中浓硫酸不能干燥硫化氢、溴化氢、碘化氢的强还原性的酸性气体;五氧化二磷不能干燥氨气

6. 中性干燥剂：无水氯化钙，一般气体都能干燥，但无水氯化钙不能干燥氨气和乙醇；

7. 碱性干燥剂：碱石灰（CaO与NaOH、KOH的混合物）、生石灰（CaO）、NaOH固体，用于干燥中性或碱性气体。

8. 吸附剂吸附

吸附剂会吸收制冷剂蒸汽，使蒸发器中压力降低，于是会有更多液体气化，蒸发中吸收热量降温，实现吸附制冷；吸附剂选择吸附杂质，可进行产品提纯；活性炭可用于污水处理场排气吸附。

气体吸附分离成功与否，极大程度上依赖于吸附剂的性能，因此选择吸附剂是确定吸附操作的首要问题。

吸附剂是现代工业中一种不可缺少的产品，它的作用很大，不但可以分离物质还可以吸附一些产品中多余的水分，成本低、工艺简单、可重复使用，应用范围远远大于工业需要。现在工业越来越发达，吸附剂一般被广泛的引用在石油工业的采油、炼油、贮油运输产生的污水、洗舱水、机械工业的冷润滑液、轧钢水，电镀污水及粮油加工、皮革、纸业、纺织、食品加工等多行业。

分类

1. 氯化钙

氯化钙干燥剂是一种高效吸附材料，主要成分是氯化钙、胶淀粉。通过化学方式将水分子与氯化钙发生化学反应，从周围环境中吸收湿气并转变成凝胶体，达到吸附效果，因此完全消除任何可渗漏的可能性。常见的硅胶干燥剂只能吸收其自身重量的10%-27%，而氯化钙干燥剂能达到300%。吸湿率是普通干燥剂的8-15倍。完全吸湿后，不蒸发。普通干燥剂吸湿后，遇到高温时，水汽会蒸发重新进入到空气中，因氯化钙干燥剂能把水汽与氯化钙融合成胶状，不容易蒸发。

能在-5℃~90℃的环境温度下使用。氯化钙干燥剂其活性成分，稳定性好，除水之外难以和其它物质发生反应，可以用在几乎所有的海洋环境中。

2. 硅胶

是一种高活性吸附材料，主要成分是二氧化硅，是一种高活性吸附材料。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。硅胶属非晶态物质，其形状透明不规则球体，其化学分子式为mSiO2．nH2O。

硅胶的化学组份和物理结构，决定了它具有许多其它同类材料难以取代的特点：吸附性能高、热稳定性好、化学性质稳定、有较高的机械强度等。硅胶干燥剂的内部为极细的毛孔网状结构，这些毛细孔能够吸收水分，并通过其物理吸引力将水份保留住，作为干燥剂被广泛应用到航空部件、计算机器件、电子产品、皮革制品、医药、食品等行业的干燥防潮。即使将硅胶干燥剂全部浸入水中，它也不会软化或液化。它具有无毒、无味、无腐蚀、无污染的特性，故可以与任何物品直接接触。硅胶干燥剂最适合的吸湿环境为室温（2032℃）、高温（6090℃），它能使环境的相对湿度降低至40%左右，因此干燥剂应用范围非常广泛。

3. 蒙脱石

粘土干燥剂，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。蒙脱石干燥剂自上世纪八十年代由德国南方化学公司发现并使用在干燥剂领域后，因其低廉的价格，良好的吸附效果逐渐成为国际主流的矿物干燥剂原料之一。蒙脱石干燥剂也称膨润土干燥剂 、陶土干燥剂。蒙脱石干燥剂颜色有：紫色、灰色、紫红。特点如下：

①环保性：以纯天然蒙脱石干燥剂为原料，干燥活化制成，不含任何添加剂和易溶物，是一种无腐蚀、无毒、无公害的绿色环保产品；使用后可作为一般废弃物处理，不会污染环境，可自然降解。

②适应性：在各种温度的环境下，吸湿性能都能保持稳定；

③防潮性：吸湿性能良好，饱和吸湿率为自身重的50%以上，是传统干燥剂的1.5倍。

4. 分子筛

分子筛干燥剂，它是一种人工合成且对水分子有较强吸附性的干燥剂产品，结晶型铝硅酸盐化合物，其晶体结构中有规整而均匀的孔道，孔径为分子大小的数量级，它只允许直径比孔径小的分子进入，因此能将混合物中的分子按大小加以筛分，故称分子筛。其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。

分子筛干燥剂特点：

①在超低湿度条件下，仍然能够大量地吸收环境中的水蒸气，有效地控制环境湿度；

②吸湿速度极快，在极短的时间内吸收大量水蒸汽。

5. 矿物

活性矿物干燥剂也称凹土干燥剂，是采用纯天然原料矿物凹凸棒土及活性吸湿剂经过活化处理精炼而成，绿色环保，无毒无味，对人体无损害。在室温及一般湿度下具有良好的吸附活性，静态减湿和异味去除等功效。由于含有氯离子，不可与食品，药品，金属等直接接触。广泛应用于不能采用油封、气相封存的产品中，诸如：光学仪器、电子产品、医学保健、食品包装及军工产品和民用产品的干燥空气封存。矿物干燥剂特点：

①高湿下吸湿能力好；

②高温下吸湿能力比蒙脱石优秀。

6. 活性炭

活性炭是将木炭、果壳、煤等含碳原料经炭化、活化后制成的。

活化方法可分为两大类，即药剂活化法和气体活化法。药剂活化法就是在原料里加入氯化锌、硫化钾等化学药品，在非活性气氛中加热进行炭化和活化。气体活化法是把活性炭原料在非活性气氛中加热，通常在700℃以下除去挥发组分以后，通入水蒸气、二氧化碳、烟道气、空气等，并在700~1200℃温度范围内进行反应使其活化。

活性炭特性：

①活性炭的比表面积和孔隙结构

活性炭具有巨大的比表面积和丰富的孔隙结构。比表面积可达500～1700㎡/g，其中小孔容积一般为0.15～0.9ml/g，表面积占比表面积的95%以上，过渡孔容积一般为0.02～0.1ml/g，表面积占比表面积的5%左右，而大孔容积一般为0.2～0.5ml/g，表面积很小，只有0.5～2㎡/g。

②活性炭的表面化学性质

由于活性炭表面有—OH基等，所以具有一些极性。

活性炭作用：

空气净化；污水处理场排气吸附；饮料水处理；电厂水预处理；废水回收前处理；生物法污水处理；有毒废水处理；石化无碱脱硫醇；溶剂回收；化工催化剂载体；滤毒罐；黄金提取；化工品储存排气净化；制糖、酒类、味精医药、食品精制、脱色；乙烯脱盐水填料；汽车尾气净化；PTA氧化装置净化气体。

选型指南

注意事项

一般的说，酸性干燥剂不能干燥碱性气体，可以干燥酸性气体及中性气体；碱性干燥剂不能干燥酸性气体，可以干燥碱性气体及中性气体；中性干燥剂可以干燥各种气体。但这只是从酸碱反应这一角度来考虑，同时还应考虑到规律之外的一些特殊性，如气体与干燥剂之间若发生了氧化还原反应，或生成络合物，加合物等，就不能用这种干燥剂来干燥该气体了。例如：

①不能用浓硫酸干燥H2S、HBr、HI等还原性气体，因为二者会发生氧化还原反应，如：H2S+H2SO4=2H2O+SO2+S↓

②不能用无水硫酸铜干燥H2S气体，二者会反应：CuSO4+H2S=H2SO4+CuS↓

③不能用无水硫酸铜干燥NH3，二者可发生反应生成络合物：CuSO4+NH3=[Cu(NH3)4]SO4

④不能用无水CaCl2干燥NH3，二者会发生络合反应，生成一些加合物：CaCl2+4NH3=CaCl24NH3 ，CaCl2+8NH3=CaCl28NH3。