一种基于MOF-801材料的除湿干燥装置的制作方法

一种基于MOF-801材料的除湿干燥装置的制作方法

　　本实用新型属于制冷除湿干燥领域，具体涉及一种基于MOF-801材料的除湿干燥装置。

　　背景技术：

　　当进行物料干燥时，干燥间会产生大量的湿空气，影响干燥效率。当空气中的湿度过高时，病毒和细菌等微生物会大批量繁殖，很多东西容易霉变，特别是食品容易变质，环境质量很差；人体长期呆在高湿度的环境下，会导致人体免疫力下降、思维缓慢、记忆力减退等不良后果，甚至会诱发脑血管疾病；在工业生产中，相对湿度过高或冷凝会导致放电或短路，同时容易导致钢铁及金属物体腐蚀。金属-有机骨架材料(MOF)是由过渡金属离子与多齿有机配体通过一定条件下的配位杂化作用而形成的一类具有多维网状结构的晶体材料。自1995年被美国加州大学的Yaghi等在Nature杂志上提出后，在20年的时间里，MOF迅速发展。相继出现能吸附CO2、N2、H2气体的MOF-177、MOF-200等一系列的金属-有机骨架结构。2017年，伯克利和麻省理工学院的科学家(OmarYaghi和EvelynWang等人)发明了一种由MOF新材料制成，仅利用太阳能(低品位能源)即可从空气中吸收水分的装置。

　　目前，传统的除湿技术主要有以下4种：

　　(1)冷却除湿技术。冷却除湿具有使用方便、效果可靠、无污染、除湿后气体温度可调的特点；但这种除湿技术，需要制造很低的温度，极大地浪费了能源，不利于可持续发展，同时普遍存在占地面积大、传热传质效率低、能耗高的缺点。

　　(2)固体吸附除湿技术。固体吸附除湿最宜在需要干燥并需要加热空气的场合使用，因需用180～240℃的热空气对其进行热处理，造成了大量的能源消耗。

　　(3)溶液除湿技术。传统的液体吸湿剂主要是盐类的水溶液和有机物质，它们对空气中的水蒸气有强烈的吸收作用，因此在空调工程中也利用此达到空气除湿的目的。目前所用除湿溶液大都具有腐蚀性，不能很好的与容器相容；同时，还没有找到较理想的除湿溶液，且除湿器、再生器效率普遍偏低。

　　(4)膜法除湿技术。膜法除湿是基于膜的选择性吸收作用和扩散作用的一种除湿方式。膜法除湿相对冷却除湿，其除湿效果更好，冷却除湿需要耗能来降低空气的温度，且只能实现高湿度向中湿度的转换；相比固体除湿其再生相对简单，能耗低；相比液体除湿其无腐蚀问题。但膜法除湿单纯依靠自然扩散效率会很低，因此需要外力来做推动力，消耗能量。

　　技术实现要素：

　　本实用新型的目的在于针对现有除湿技术中存在的上述缺陷，为解决干燥间或制冷空调空气中水分的去除与解析问题，提供一种低能耗的基于MOF-801材料的除湿干燥装置。本实用新型既能最大程度地吸收空气中的水分，控制空气的相对湿度，又能在较低的能量投入下解析吸收的水分，从而实现空气中水分的捕集与回收利用，达到一技多用的目的。

　　本实用新型的目的是通过如下的技术方案来实现的：该基于MOF-801材料的除湿干燥装置，包括蒸汽压缩式制冷系统和过滤器，蒸汽压缩式制冷系统包括通过压缩机和膨胀阀相互连接的蒸发器和冷凝器，过滤器安装于蒸发器的进风口处；其特点是：它还包括除湿转轮，蒸发器的出风口通过处理风机与除湿转轮连接，除湿转轮的出风口再将低温干燥空气送入干燥间或设备；冷凝器安装于回风管道进风口处，并与除湿转轮的再生区相连接；除湿转轮的再生区出风口与室外相通，并设置有再生风机。

　　具体的，所述除湿转轮是由轮毂和嵌在轮毂内的MOF-801材料构成。

　　进一步的，所述蒸发器和除湿转轮下方设置有集水槽。

　　本发明将MOF-801材料运用于除湿装置中，MOF-801材料具有高孔隙率、低密度、比表面积大、孔道规则、孔径可调、可剪裁、拓扑结构多样性的优点，其吸湿原理是：利用多孔材料吸附的高效率以及可通过优化孔的表面性质来提高比表面积并提高框架和H2间的联结以提高储氢能力，进而达到吸湿的目的。MOF-801材料比表面积大，单位吸收水量大；设备的体积小，所需占地面积小；被动除湿，仅依靠蒸汽压缩式制冷装置中的低品位能源(蒸发热和冷凝热)就可实现空气中水分的吸收与解析，除湿效率高、运行费用低；另外可设置集水槽将MOF-801拦截的水分回收利用，节约水资源。

　　附图说明

　　图1是本实用新型实施例的结构示意图。

　　具体实施方式

　　下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步的描述。

　　参见图1，本实施例包括蒸汽压缩式制冷系统和过滤器5，蒸汽压缩式制冷系统包括通过压缩机11和膨胀阀12相互连接的蒸发器6和冷凝器4，过滤器5安装于蒸发器6的进风口处；另外它还包括除湿转轮9，除湿转轮9是由轮毂和嵌在轮毂内的MOF-801材料8构成；MOF-801材料比表面积大，吸附能力强，其比表面积约为1070m2/g，MOF-801材料还可以根据需要来设计孔洞的大小和物理化学性质，以便捕获或允许特定的分子通过；它能很好地吸收水分，实现对湿度的精确控制，并能实现低品位能除湿。蒸发器6的出风口通过处理风机7与除湿转轮9连接，除湿转轮9的出风口10再将低温干燥空气送入干燥间或设备；转轮除湿系统的除湿量与除湿转轮处理温度负相关，温度越低，除湿量越大，所以空气经过蒸发器后，温度降低，再通过除湿转轮，空气中的水分更利于被吸附。冷凝器4安装于回风管道进风口处，并与除湿转轮9的再生区相连接，图1中3是隔离除湿转轮除湿区与再生区的固定分隔板；除湿转轮9的再生区出风口2与室外相通，并设置有再生风机1，保证空气能够顺利通过出风口2被排出。空气经过冷凝器后进入除湿转轮再生区，除湿转轮再生量与除湿转轮再生温度成正相关，温度越高，再生量越大，所以空气经过冷凝器后，温度升高，再通过转轮再生区，能够更好的把除湿转轮中的水分解析出来。在蒸发器6和除湿转轮9下方设置有集水槽13，可收集MOF-801拦截的水分，将其用作中水，从而实现空气中水分捕集与回收利用。

　　本实用新型的具体工作过程是：湿空气经过过滤器5后进入蒸发器6，通过蒸发器6中制冷剂的蒸发(沸腾)吸收掉空气中的热量进而被冷却干燥，温度降低后的空气被处理风机7送入除湿转轮的除湿区，被除湿转轮9中填充的吸附除湿剂MOF-801材料8干燥吸湿后通过出风口10将低温干燥空气送入干燥间或设备；在回风阶段，干燥间或房间的回风进入冷凝器4，冷凝器4通过将制冷压缩机排出的高温高压气态制冷剂予以冷却、使之液化达到放热的效果，被冷凝器4加热后的回风温度升高，升温后的回风再进入除湿转轮的再生区，低温热空气穿过吸湿后的饱和转轮，使除湿转轮中已吸附的水分蒸发释放出来，再生空气因水分的蒸发而变成湿空气，此湿空气再通过再生风机1被排到室外。