一種基于MOF-801材料的除濕干燥裝置的制作方法

一種基于MOF-801材料的除濕干燥裝置的制作方法

　　本實用新型屬于制冷除濕干燥領(lǐng)域，具體涉及一種基于MOF-801材料的除濕干燥裝置。

　　背景技術(shù)：

　　當進行物料干燥時，干燥間會產(chǎn)生大量的濕空氣，影響干燥效率。當空氣中的濕度過高時，病毒和細菌等微生物會大批量繁殖，很多東西容易霉變，特別是食品容易變質(zhì)，環(huán)境質(zhì)量很差；人體長期呆在高濕度的環(huán)境下，會導致人體免疫力下降、思維緩慢、記憶力減退等不良后果，甚至會誘發(fā)腦血管疾病；在工業(yè)生產(chǎn)中，相對濕度過高或冷凝會導致放電或短路，同時容易導致鋼鐵及金屬物體腐蝕。金屬-有機骨架材料(MOF)是由過渡金屬離子與多齒有機配體通過一定條件下的配位雜化作用而形成的一類具有多維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的晶體材料。自1995年被美國加州大學的Yaghi等在Nature雜志上提出后，在20年的時間里，MOF迅速發(fā)展。相繼出現(xiàn)能吸附CO2、N2、H2氣體的MOF-177、MOF-200等一系列的金屬-有機骨架結(jié)構(gòu)。2017年，伯克利和麻省理工學院的科學家(OmarYaghi和EvelynWang等人)發(fā)明了一種由MOF新材料制成，僅利用太陽能(低品位能源)即可從空氣中吸收水分的裝置。

　　目前，傳統(tǒng)的除濕技術(shù)主要有以下4種：

　　(1)冷卻除濕技術(shù)。冷卻除濕具有使用方便、效果可靠、無污染、除濕后氣體溫度可調(diào)的特點；但這種除濕技術(shù)，需要制造很低的溫度，極大地浪費了能源，不利于可持續(xù)發(fā)展，同時普遍存在占地面積大、傳熱傳質(zhì)效率低、能耗高的缺點。

　　(2)固體吸附除濕技術(shù)。固體吸附除濕最宜在需要干燥并需要加熱空氣的場合使用，因需用180～240℃的熱空氣對其進行熱處理，造成了大量的能源消耗。

　　(3)溶液除濕技術(shù)。傳統(tǒng)的液體吸濕劑主要是鹽類的水溶液和有機物質(zhì)，它們對空氣中的水蒸氣有強烈的吸收作用，因此在空調(diào)工程中也利用此達到空氣除濕的目的。目前所用除濕溶液大都具有腐蝕性，不能很好的與容器相容；同時，還沒有找到較理想的除濕溶液，且除濕器、再生器效率普遍偏低。

　　(4)膜法除濕技術(shù)。膜法除濕是基于膜的選擇性吸收作用和擴散作用的一種除濕方式。膜法除濕相對冷卻除濕，其除濕效果更好，冷卻除濕需要耗能來降低空氣的溫度，且只能實現(xiàn)高濕度向中濕度的轉(zhuǎn)換；相比固體除濕其再生相對簡單，能耗低；相比液體除濕其無腐蝕問題。但膜法除濕單純依靠自然擴散效率會很低，因此需要外力來做推動力，消耗能量。

　　技術(shù)實現(xiàn)要素：

　　本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有除濕技術(shù)中存在的上述缺陷，為解決干燥間或制冷空調(diào)空氣中水分的去除與解析問題，提供一種低能耗的基于MOF-801材料的除濕干燥裝置。本實用新型既能最大程度地吸收空氣中的水分，控制空氣的相對濕度，又能在較低的能量投入下解析吸收的水分，從而實現(xiàn)空氣中水分的捕集與回收利用，達到一技多用的目的。

　　本實用新型的目的是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的：該基于MOF-801材料的除濕干燥裝置，包括蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)和過濾器，蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)包括通過壓縮機和膨脹閥相互連接的蒸發(fā)器和冷凝器，過濾器安裝于蒸發(fā)器的進風口處；其特點是：它還包括除濕轉(zhuǎn)輪，蒸發(fā)器的出風口通過處理風機與除濕轉(zhuǎn)輪連接，除濕轉(zhuǎn)輪的出風口再將低溫干燥空氣送入干燥間或設備；冷凝器安裝于回風管道進風口處，并與除濕轉(zhuǎn)輪的再生區(qū)相連接；除濕轉(zhuǎn)輪的再生區(qū)出風口與室外相通，并設置有再生風機。

　　具體的，所述除濕轉(zhuǎn)輪是由輪轂和嵌在輪轂內(nèi)的MOF-801材料構(gòu)成。

　　進一步的，所述蒸發(fā)器和除濕轉(zhuǎn)輪下方設置有集水槽。

　　本發(fā)明將MOF-801材料運用于除濕裝置中，MOF-801材料具有高孔隙率、低密度、比表面積大、孔道規(guī)則、孔徑可調(diào)、可剪裁、拓撲結(jié)構(gòu)多樣性的優(yōu)點，其吸濕原理是：利用多孔材料吸附的高效率以及可通過優(yōu)化孔的表面性質(zhì)來提高比表面積并提高框架和H2間的聯(lián)結(jié)以提高儲氫能力，進而達到吸濕的目的。MOF-801材料比表面積大，單位吸收水量大；設備的體積小，所需占地面積小；被動除濕，僅依靠蒸汽壓縮式制冷裝置中的低品位能源(蒸發(fā)熱和冷凝熱)就可實現(xiàn)空氣中水分的吸收與解析，除濕效率高、運行費用低；另外可設置集水槽將MOF-801攔截的水分回收利用，節(jié)約水資源。

　　附圖說明

　　圖1是本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

　　具體實施方式

　　下面結(jié)合實施例和附圖對本實用新型作進一步的描述。

　　參見圖1，本實施例包括蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)和過濾器5，蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)包括通過壓縮機11和膨脹閥12相互連接的蒸發(fā)器6和冷凝器4，過濾器5安裝于蒸發(fā)器6的進風口處；另外它還包括除濕轉(zhuǎn)輪9，除濕轉(zhuǎn)輪9是由輪轂和嵌在輪轂內(nèi)的MOF-801材料8構(gòu)成；MOF-801材料比表面積大，吸附能力強，其比表面積約為1070m2/g，MOF-801材料還可以根據(jù)需要來設計孔洞的大小和物理化學性質(zhì)，以便捕獲或允許特定的分子通過；它能很好地吸收水分，實現(xiàn)對濕度的精確控制，并能實現(xiàn)低品位能除濕。蒸發(fā)器6的出風口通過處理風機7與除濕轉(zhuǎn)輪9連接，除濕轉(zhuǎn)輪9的出風口10再將低溫干燥空氣送入干燥間或設備；轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)的除濕量與除濕轉(zhuǎn)輪處理溫度負相關(guān)，溫度越低，除濕量越大，所以空氣經(jīng)過蒸發(fā)器后，溫度降低，再通過除濕轉(zhuǎn)輪，空氣中的水分更利于被吸附。冷凝器4安裝于回風管道進風口處，并與除濕轉(zhuǎn)輪9的再生區(qū)相連接，圖1中3是隔離除濕轉(zhuǎn)輪除濕區(qū)與再生區(qū)的固定分隔板；除濕轉(zhuǎn)輪9的再生區(qū)出風口2與室外相通，并設置有再生風機1，保證空氣能夠順利通過出風口2被排出。空氣經(jīng)過冷凝器后進入除濕轉(zhuǎn)輪再生區(qū)，除濕轉(zhuǎn)輪再生量與除濕轉(zhuǎn)輪再生溫度成正相關(guān)，溫度越高，再生量越大，所以空氣經(jīng)過冷凝器后，溫度升高，再通過轉(zhuǎn)輪再生區(qū)，能夠更好的把除濕轉(zhuǎn)輪中的水分解析出來。在蒸發(fā)器6和除濕轉(zhuǎn)輪9下方設置有集水槽13，可收集MOF-801攔截的水分，將其用作中水，從而實現(xiàn)空氣中水分捕集與回收利用。

　　本實用新型的具體工作過程是：濕空氣經(jīng)過過濾器5后進入蒸發(fā)器6，通過蒸發(fā)器6中制冷劑的蒸發(fā)(沸騰)吸收掉空氣中的熱量進而被冷卻干燥，溫度降低后的空氣被處理風機7送入除濕轉(zhuǎn)輪的除濕區(qū)，被除濕轉(zhuǎn)輪9中填充的吸附除濕劑MOF-801材料8干燥吸濕后通過出風口10將低溫干燥空氣送入干燥間或設備；在回風階段，干燥間或房間的回風進入冷凝器4，冷凝器4通過將制冷壓縮機排出的高溫高壓氣態(tài)制冷劑予以冷卻、使之液化達到放熱的效果，被冷凝器4加熱后的回風溫度升高，升溫后的回風再進入除濕轉(zhuǎn)輪的再生區(qū)，低溫熱空氣穿過吸濕后的飽和轉(zhuǎn)輪，使除濕轉(zhuǎn)輪中已吸附的水分蒸發(fā)釋放出來，再生空氣因水分的蒸發(fā)而變成濕空氣，此濕空氣再通過再生風機1被排到室外。