與溶膠(jiao)-凝(ning)膠(jiao)過(guo)程(cheng)(cheng)相比,超臨界流(liu)體干燥過(guo)程(cheng)(cheng)所涉及的體系(xi)較(jiao)復(fu)雜,工(gong)藝(yi)條(tiao)件(jian)較(jiao)多,且超臨界流(liu)體干燥過(guo)程(cheng)(cheng)的許多工(gong)藝(yi)條(tiao)件(jian)對最終氣(qi)(qi)凝(ning)膠(jiao)的結構和性能(neng)會產生較(jiao)大的影響(xiang)。因此,正確選擇這(zhe)些工(gong)藝(yi)條(tiao)件(jian)對制備高性能(neng)的氣(qi)(qi)凝(ning)膠(jiao)至關重要(yao)(yao)。這(zhe)些工(gong)藝(yi)條(tiao)件(jian)主要(yao)(yao)有：干燥介質種類、介質流(liu)量,干燥時間(jian)、干燥溫度、干燥壓力等(deng)。
1.干燥時間的影(ying)響：
SiO2醇凝(ning)膠置于(yu)CO2超(chao)臨界萃(cui)(cui)取(qu)干燥(zao)的(de)高壓萃(cui)(cui)取(qu)釜內,通(tong)入超(chao)臨界條件下的(de)CO2進行萃(cui)(cui)取(qu)干燥(zao)。控制(zhi)超(chao)臨界條件為:壓力P=10MPa,溫度(du)T=40℃,流速為10kg/min,分別萃(cui)(cui)取(qu)干燥(zao)5h、10h、20h,發現不(bu)同干燥(zao)時間(jian)得到的(de)SiO2氣凝(ning)膠其比表(biao)面積是不(bu)同的(de),分別為574m2/g、583m2/g、603m2/g。
這說(shuo)明(ming)萃取(qu)時間(jian)越(yue)長,得到的(de)氣(qi)凝膠(jiao)表面積也越(yue)大。但從綜合經(jing)濟(ji)效益考慮,干(gan)燥(zao)時間(jian)應擇優選取(qu)。
2.干(gan)燥壓力的影響：
在(zai)(zai)保證達到超(chao)臨(lin)界(jie)流體(ti)條(tiao)件下,隨著(zhu)超(chao)臨(lin)界(jie)干燥壓(ya)(ya)力的增(zeng)加氧(yang)化(hua)物氣(qi)凝膠的比(bi)表(biao)(biao)面積(ji)不(bu)斷(duan)下降(jiang)。這是因為(wei)隨著(zhu)干燥壓(ya)(ya)力的增(zeng)大(da),流體(ti)密度在(zai)(zai)增(zeng)大(da),傳質阻力在(zai)(zai)增(zeng)加,引起了傳質速率的減小,使氣(qi)凝膠比(bi)表(biao)(biao)面積(ji)下降(jiang)。當然,若(ruo)壓(ya)(ya)力達不(bu)到超(chao)臨(lin)界(jie)的條(tiao)件,溶(rong)劑的溶(rong)解能力會大(da)大(da)下降(jiang),并(bing)與固體(ti)顆(ke)粒間產生表(biao)(biao)面張力,脫除溶(rong)劑時容易發生凝膠結構的破壞,導致表(biao)(biao)面積(ji)及孔體(ti)積(ji)的減小。因此最優的干燥壓(ya)(ya)力應(ying)選擇(ze)在(zai)(zai)稍大(da)于介(jie)質臨(lin)界(jie)壓(ya)(ya)力附近。
3.干燥(zao)溫度的影響(xiang)：
MnO2氣凝(ning)膠,采用SCFD技術對凝(ning)膠進行干燥(zao)(zao),干燥(zao)(zao)過程中固(gu)定干燥(zao)(zao)反應時間為2h,超臨界(jie)干燥(zao)(zao)壓力為6.6MPa,通過改變超臨界(jie)干燥(zao)(zao)溫(wen)度，結果顯(xian)示,隨著超臨界(jie)干燥(zao)(zao)溫(wen)度的升高,氣凝(ning)膠粉體(ti)的比表(biao)面積逐漸(jian)增加,在263℃達(da)到(dao)最大值(zhi);然后(hou)隨溫(wen)度的升高,比表(biao)面積又逐漸(jian)減(jian)小。
這(zhe)說(shuo)明在(zai)超臨(lin)界條(tiao)件下(xia),溫度(du)(du)有著(zhu)兩方(fang)面(mian)的(de)影響(xiang):一方(fang)面(mian),溫度(du)(du)越高介(jie)質流體(ti)的(de)密度(du)(du)就(jiu)(jiu)越小(xiao),傳質推動力就(jiu)(jiu)大(da),有利于水的(de)驅除,提高了氣凝膠的(de)表面(mian)積(ji);另一方(fang)面(mian),溫度(du)(du)越高,在(zai)水熱(re)的(de)作(zuo)用下(xia)顆粒容易長大(da),氣凝膠的(de)表面(mian)積(ji)會減小(xiao)。為(wei)此,應根據這(zhe)兩方(fang)面(mian)的(de)消長趨勢,合理(li)選擇一個合格溫度(du)(du)。
4.干燥介質的(de)影響：
TiO2氣凝(ning)膠在制得(de)醇(chun)(chun)(chun)凝(ning)膠后,分別(bie)采用(yong)超(chao)臨界(jie)乙(yi)醇(chun)(chun)(chun)和(he)超(chao)臨界(jie)CO2為(wei)(wei)(wei)(wei)干(gan)燥(zao)(zao)介(jie)質進行TiO2醇(chun)(chun)(chun)凝(ning)膠的干(gan)燥(zao)(zao)。控制超(chao)臨界(jie)乙(yi)醇(chun)(chun)(chun)的干(gan)燥(zao)(zao)條(tiao)件為(wei)(wei)(wei)(wei):T=270℃,P=8Mpa,恒溫時(shi)間(jian)為(wei)(wei)(wei)(wei)0.5h;超(chao)臨界(jie)CO2的干(gan)燥(zao)(zao)條(tiao)件為(wei)(wei)(wei)(wei):液體CO2置換(huan)乙(yi)醇(chun)(chun)(chun)的置換(huan)時(shi)間(jian)t=72h,T=42℃，P=9.0Mpa,干(gan)燥(zao)(zao)恒溫時(shi)間(jian)為(wei)(wei)(wei)(wei)5h。將不同干(gan)燥(zao)(zao)介(jie)質所(suo)(suo)得(de)的TiO2氣凝(ning)膠進行光催化(hua)降解羅丹(dan)明B實驗的比較;實驗結果表(biao)明,用(yong)CO2為(wei)(wei)(wei)(wei)干(gan)燥(zao)(zao)介(jie)質所(suo)(suo)得(de)的TiO2氣凝(ning)膠光催化(hua)活性優于(yu)用(yong)乙(yi)醇(chun)(chun)(chun)為(wei)(wei)(wei)(wei)干(gan)燥(zao)(zao)介(jie)質所(suo)(suo)得(de)的氣凝(ning)膠。
因為CO2干(gan)燥法的(de)干(gan)燥溫度(du)低(di),過程無易燃易爆(bao)氣體存(cun)在,所制備的(de)氣凝膠粒子又(you)不含碳(tan),所以(yi)(yi)以(yi)(yi)CO2為干(gan)燥介(jie)質的(de)SCFD技術更易于工業化(hua)開發(fa)。
5.介質流(liu)量的影(ying)響(xiang)：
ZrO2氣(qi)凝膠,通(tong)過設計(ji)正交(jiao)實驗考察CO2流量等(deng)因素對ZrO2氣(qi)凝膠制備效果的(de)綜合影響。采用四(si)因素三(san)水平(ping)正交(jiao)實驗條(tiao)件(jian)為(wei):CO2流量為(wei)0.42L/h、0.65L/h、0.90L/h;干燥壓力為(wei)8.6MPa、9.0MPa、9.5MPa;干燥時間為(wei)5h、6h、7h;干燥溫度(du)為(wei)40℃、50℃、60℃。
開原(yuan)化機制造實驗(yan)得出的(de)最優干(gan)(gan)(gan)燥(zao)條(tiao)件為:CO2流量0.65L/h,干(gan)(gan)(gan)燥(zao)壓力(li)9.5MPa,干(gan)(gan)(gan)燥(zao)時間6h,干(gan)(gan)(gan)燥(zao)溫度(du)50℃。這說明干(gan)(gan)(gan)燥(zao)介質的(de)流量與干(gan)(gan)(gan)燥(zao)效果不是(shi)呈簡單的(de)線性關系,而是(shi)存(cun)在(zai)一最優值。
