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沸石再助力!与爆炸干燥剂说再见!

 天外来客142857 2022-06-17 发布于北京

谈及干燥剂,想必大家并不陌生,其作为一种吸湿性材料,可用于去除特定空间中的水分,具有防潮、防霉、除湿等作用,被广泛应用于仪器、电子设备、药品、食品、纺织品及其他各种包装物品中。 一般常见的干燥剂主要成分包括生石灰、硅胶、蒙脱石、纤维等,但是这些材料或具有较强腐蚀性、或易燃易爆性,还有部分材料更是具有毒性,因此都具有一定的危险性。近年来,因干燥剂引起的儿童误食中毒、爆炸火灾等事件屡见不鲜,对此急需一种新的干燥剂材料有效杜绝这些问题。沸石因具有天然环保、吸湿性能强、安全无毒、不可燃等特性,因此成为了干燥剂材料领域内诸多研究学者关注的焦点。

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01 什么是干燥剂

干燥剂,指的是能除去潮湿物质中部分水分的物质,其通过与水结合生成水合物进行干燥,或通过物理吸附水进行干燥。

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干燥剂的吸湿程度与产品品质息息相关,就食品而言,在适当的温度和湿度下,食物中的细菌和霉菌便会以惊人的速度繁殖,造成受潮及色变,使食物腐坏;电子产品也会因湿度过高造成金属氧化而锈蚀。

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02 传统干燥剂的危险性

一般常见的干燥剂主要成分包括生石灰、硅胶、蒙脱石、纤维等,因生石灰干燥剂具有较好的干燥吸湿效果,因此广泛用于食品、药品、医学保健、服装、设备器械等各类产品的干燥封存中。但是由于这种干燥剂主要成分为氧化钙(CaO),与水反应会生成氢氧化钙(Ca(OH)2)并产生大量热,具有一定腐蚀性、毒性。

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并且,伴随着其温度升高,很容易引起爆炸,当飞溅到人体表面时,会造成不同程度的伤害,尤其是会对眼睛造成严重伤害。近年来,因儿童误食、接触干燥剂造成的伤害事件屡见不鲜。据央视新闻报道,一名8岁男童因将零食包里的小包干燥剂拆开,倒入瓶中加水玩耍,岂料瞬间发生爆炸,一只眼睛因碱性液体侵蚀,造成失明。

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03 天然安全、吸湿性能强的沸石干燥剂

沸石对水有很高的亲和力,可以在不改变自身结构的情况下,具有极强的吸附解吸能力;并且,沸石是多种已被美国食品药品监督管理局FDA认证的食品、保健品中的添加矿物,因此是安全的;除此之外,沸石具有耐高温、不可燃、热稳定性良好等特点,凭借这些特性,可以让沸石作为一种优秀的干燥剂材料被广泛应用在各个领域。

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【沸石干燥原理】
沸石干燥剂可广泛应用于蒸发率低的地方,当周围环境湿度高时,其可以吸收空气中多余的水分直至达到饱和点或平衡容量,保持物质干燥和卫生。并且,由于沸石兼具吸湿放湿功能,因此如果环境干燥,湿度水平下降,沸石会释放水分,直到与湿度达到平衡,确保物品一直处在温湿度平衡的空间环境中,并且这种状态是持续、循环的。另外,沸石孔道内表面具有很强的静电力场和极性,对H2O、H2S 等极性分子亲合力很强,即便在在较低湿度、压力、浓度和较高温度情况下吸附容量仍然很大。天津大学理学院赵常等人通过试验证明,沸石干燥剂吸湿率更高,远大于硅胶和生石灰石。

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(分别为硅胶、生石灰与沸石干燥剂的吸水率)

根据科研人员发现,沸石干燥剂吸湿过程属于非稳态条件下的扩散过程,其动力学模型符合Fick第二定律。这种吸湿过程中,沸石干燥剂的吸水量最先随着时间成平方次增长,随后逐渐变缓趋于平衡。

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【沸石干燥剂的主要应用】
目前,沸石干燥剂的一些重要应用包括:
·货物运输:沸石干燥剂可用于在跨国运输时保持包装产品干燥。
·提取杂质:沸石干燥剂可用吸附空气中的杂质、有害物质,保持该区域空气清新;同时,有助于消除地下室、车库和储藏室等封闭区域的恶臭气味。
·保护易潮商品:沸石干燥剂对保护易潮商品很重要,例如香料、豆类和其他食品等,如果它们与湿气接触就很容易变质。而将沸石干燥剂一同包装,可以较好地保持商品的干燥性,防治潮湿、发霉。
·保存化学品:沸石干燥剂可用于防止化学品与水接触发生的燃烧、爆炸事故。 
·去除异味:沸石干燥剂可用于空气净化器滤层中,通过大量孔穴捕获吸附空气中的异味,并释放回不含湿气的卫生空气。 

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【沸石可应用于干燥设备】
沸石除了可制作为干燥剂,还可应用于干燥设备中,美国SLOCORE公司就将沸石应用于除湿机中,可应用于儿童房、卧室、客厅、办公室、食品储藏室、更衣室、壁橱、医务室、医院等空间中,其不需要使用压缩机和制冷剂气体即可达到干燥效果,非常环保、安静。

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(沸石除湿机内部结构图)

另外,沸石亦可应用于陶瓷盘、抗菌预过滤器和离子发生器中,这些设备均可去除有害、致敏元素(污垢、气味、烟雾、微粒、灰尘)及吸附水分,保持食物的干燥、新鲜、卫生。

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当前干燥剂已被广泛应用于各个领域中,人们对其功能性提出了更高要求,如吸附效率、吸水量、环保性、安全性等,而作为能够满足这些需求的沸石干燥剂如今已走进大众视野中。相信伴随着生物、物理、化学技术的不断交叉与发展,相关研究的进一步深入,这种新型的干燥剂一定会得到广泛的开发和应用更深入地融入我们的生活中,在各个领域大放异彩!
素材整理自:知网、万方、维普、Base等
图片来自素材、网络
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