水是宇航員在密封艙內(nèi)活動必可缺少的成分,維持密封艙內(nèi)部水分含量的穩(wěn)定十分重要。四床分子篩系統(tǒng)是保證密封艙內(nèi)部水分穩(wěn)定的主要方法。四床分子篩系統(tǒng)能有效去除空氣中的二氧化碳,并能控制環(huán)境中水的含量。硅膠是四床分子篩系統(tǒng)中的關(guān)鍵吸附劑,用于水的分離及新生。與分子篩相比,硅膠具有吸水速度快,比重輕,易再生的優(yōu)點。硅膠的吸附再生性能、熱穩(wěn)定性、機械強度及抗磨蝕性是保證四床分子篩系統(tǒng)長時間運行的關(guān)鍵。本文采用分子篩和硅膠兩種吸附劑材料,通過搭建吸附裝置,進行靜態(tài)吸附實驗和動態(tài)吸附實驗,研究四床分子篩系統(tǒng)的運行狀況及吸附劑材料的吸附再生性能。主要研究內(nèi)容如下:研究了兩種吸附劑材料的基本性質(zhì),硅膠的比表面積為728 m~2/g,孔徑為2.35 nm;分子篩的比表面積為811 m~2/g,孔徑為0.96 nm。通過靜態(tài)吸附實驗研究了在1 atm,25 ~oC條件下,不同的相對濕度對多次吸附再生后硅膠性能的影響。結(jié)果表明,隨著吸附次數(shù)的增加,硅膠的吸附量逐漸降低;環(huán)境濕度越大,吸附量降低越顯著;多次靜態(tài)吸附后,硅膠仍能保持較好的強度。通過搭建三種動態(tài)吸附裝置進行動態(tài)吸附實驗,研究了再生方法、空速對多次吸附再生后硅膠性能的影響。結(jié)果表明,吸附再生30次后,原位再生、真空再生和烘箱再生的硅膠破碎率分別為0.05%、3.10%和3.08%,原位再生硅膠仍具有較高的強度。而且,在1 atm,20 ~oC條件下,原位再生的硅膠吸水量仍可達25%,而真空再生以及烘箱再生的吸水量僅為20%和18%。以上結(jié)果表明原位再生能夠更好的保持硅膠性能的穩(wěn)定性。隨著空速在1700~4000 h~(-1)范圍的變化,硅膠的穿透吸附量保持不變,穿透時間與空速呈負相關(guān)關(guān)系。當(dāng)空速高于4000h~(-1)時,硅膠的穿透吸附量隨空速的增加而降低,當(dāng)空速達到8000 h~(-1)時,穿透吸附量僅為空速在1700~4000 h~(-1)時的一半。硅膠-水動態(tài)吸附結(jié)果研究表明,建立Fick非穩(wěn)態(tài)擴散模型,計算出硅膠-水?dāng)U散系數(shù)為10~(-12)數(shù)量級。
【學(xué)位單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O647.3
【部分圖文】：

水的分離及再生動態(tài)吸附系統(tǒng)著科技的進步，外太空的短途旅行已經(jīng)越來越不能滿足人們的渴望，但期旅行中水的缺乏及 CO2的收集一直沒能有效解決。直至 20 世紀(jì) 70國的 NASA 實驗室研制出二氧化碳去除裝置—Carbon Dioxide Rembly （簡稱 CDRA），并能夠?qū)γ荛]環(huán)境中水及 CO2進行有效的回收再生類長期外太空旅行成為可能[15]。CDRA 具有能耗小，效率高，可循環(huán)吸性能，直至目前，國際空間站及宇宙飛船上均用這種方法進行 CO2的以及水的吸附再生。

業(yè)的應(yīng)用越來越多。硅膠的性能突出，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有很強的應(yīng)用價值。目前硅膠的制備方要有以下幾種方法：硫酸法；復(fù)分解法；沉淀法；電解法；氣相法和微乳液硫酸法制備硅膠的主要原料是硅酸鈉和硫酸(也可由其他酸代替)。硫酸硅膠生產(chǎn)中最常見的一種方法。硫酸法采用硅酸鈉和硫酸反應(yīng)，并經(jīng)稀氨水稀硫酸的水洗，老化、酸泡、烘干、篩分等一系列后處理過程而制得。硅膠酸法制備流程圖如下圖 1.3 所示：

16圖 2.1 裝置搭建原理圖iple flow chat of equipm過程的溫度，壓力及數(shù)據(jù)如下，溫度 2溫度是影響吸附劑節(jié)。露點由進口位及氣體流量控制。露點數(shù)據(jù)由露點儀
【參考文獻】

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本文編號：2880551