眾所周知,空氣中主要含氮氣、氧氣、二氧化碳,以及一些稀有氣體和其他氣體與雜質等,其中氮氣(N2)約占78%,氧氣(O2)約占21%,剩下1%左右包含約0.03%二氧化碳(CO2)、約0.94%的稀有氣體(如氬Ar、氪Kr、氙Xe、氦He、氖Ne、氡Rn等);其他氣體和雜質約占0.03%,如臭氧O3、一氧化氮NO、二氧化氮NO2、水蒸氣H2O等。
部分常見氣體分子直徑分別是:He(氦)0.26 nm,H2(氫)0.289 nm,CO2(二氧化碳)0.33 nm,Ar (氬)0.34 nm,O2(氧)0.346 nm,N2(氮)0.364 nm,CO(一氧化碳)0.376 nm,CH4(甲烷)0.38 nm,HCHO(甲醛)0.45 nm。
3A分子篩與空氣進行接觸時,只吸收空氣中氣態的水分子,不會吸收空氣中其他成分,是最理想的用于中空玻璃的干燥材料。
什么是中空玻璃用3A分子篩
分子篩(又稱合成沸石),是一種硅鋁酸鹽多微孔網狀晶體材料,由SiO2和Al2O3四面體組成,具有均一的孔徑(約幾埃)和極大的比表面積。在分子篩晶格中存在金屬陽離子(如Na+、K+、Ca2+等),以平衡四面體中多余的負電荷。不同類型的分子篩孔徑或形狀各不相同,可以用來分離各種各樣不同的分子。水是極性很強的分子,A型分子篩與水的親和力極高,常常被用作效果極佳的吸附劑。
3A型中空玻璃專用分子篩的晶格孔道約為3埃(1?=0.1nm)左右,是常用分子篩當中孔道最小的,當其與空氣接觸時,只能吸收空氣中氣態的水分子,不能吸收空氣中其他成分(空氣中的氦氣和氫氣含量僅僅占比0.007%左右,可以忽略不計)。其他任何吸附孔徑大于3A型號的分子篩,都會吸附空氣當中的氧氣、氮氣等氣體,而且這種吸附能力會因為溫度的微小變化而十分敏感。
目前市場上用于中空玻璃的3A分子篩常見幾種規格:
1)機器灌裝折彎鋁條用的,直徑為0.5-0.9mm產品;
2)手工灌裝拆切鋁條用的,直徑為1.5-2.0mm產品;
3)其他直徑:1.0-1.5mm;1.3-1.8mm;1.8-2.2mm;2.0-2.5mm等。
3A分子篩之外的干燥劑
目前市場上有一些中空玻璃生產企業使用的并非3A分子篩,有的會使用4A分子篩,還有的會使用B類干燥劑。
4A分子篩晶格孔道約為4埃,4A雖然對水具有很強的吸附力,但同時也會吸附空氣中部分的氮氣和其他惰性氣體,并且隨著環境溫度的升降,會對氮氣進行吸附和脫附;當溫度略微降低,4A分子篩會將中空玻璃內的空氣吸附,導致真空狀態;當溫度升高時,4A分子篩又把空氣釋放到中空玻璃間隔層中,導致中空玻璃內空氣膨脹。隨著晝夜溫差與季節更替的變換,中空玻璃極易因膨脹和收縮而扭曲破碎,壽命縮短;中空玻璃的突然破碎可能會導致重大的安全事故,因此,中空玻璃嚴禁使用非3A型分子篩作為干燥劑。
B類干燥劑在行業標準中的定義是以凹凸棒土為主體材料制成的球形干燥劑。筆者分析認為,目前市場上常見的B類干燥劑分為4種:a.只用焙燒過或未經過焙燒的粘土制作,干燥力差,吸附力低,溫升低,露點高;b.加用礦物原料沸石粉,沸石主要用于洗滌劑,有一定的溫升,但是露點控制力很差,最低在-30℃,使用壽命短;c.用氯化鈣和粘土制作,溫升較好,吸水后發白,形成鹽狀晶體,泡在水中會裂開,吸附深度低,鹽會脫落,污染玻璃;d.用氧化鈣制作,表現為溫升較高,有效吸附低,泡在水中會裂開。
B類干燥劑孔徑一般在20埃左右,除了吸附空氣中的水分以外,還吸附氧氣、氮氣和二氧化碳等大部分惰性氣體;當環境溫度升高,干燥劑將吸附的氮氣和氧氣等氣體釋放出來,導致中空玻璃內部壓強大于外界氣壓,中空玻璃將外凸;當環境溫度降低時,干燥劑又將氮氣、氧氣等氣體吸附進干燥劑腔體內,使得外界壓強大于中空玻璃內部壓強,中空玻璃外凸現象消失或者內凹,長時間作用下,玻璃達到疲勞臨界點時,中空玻璃就會發生爆裂,產生極大的安全隱患。
B類干燥劑在溫度較低或較高時,吸附量都會很低,這樣就會影響中空玻璃的露點,使中空玻璃極易發生起霧現象。
A型分子篩與B類干燥劑的區別
正品3A型中空玻璃專用分子篩,pH值為8-9,屬于弱堿性,它不會腐蝕鋁條、膠之類的中空玻璃用輔材。
而B類干燥劑主要是由凹凸棒土、氯化鈣加工而成,因為氯化鈣有腐蝕性,所以加工成干燥劑后,遇水呈強堿性,pH值在11-13,遇水分子后,經一段時間吸附,表皮脫落,腐蝕性物質流出,會腐蝕鋁條和密封膠。
另外一個重要的區別是水解吸。B類干燥劑雖然吸附能力低,但它的孔徑很大,而且水解吸的溫度要求也低,一般像夏天陽光照射超過30-40攝氏度時,B類干燥劑就會把吸附在肚子里的水分子吐出來,水分子這時就會附著在中空玻璃內表面,從而導致中空玻璃起霧。
而A型分子篩,一般水解吸的溫度條件需要達到150℃以上,才能把分子篩腔體內吸附的水分子吐出來,而這個溫度已經超過人類生存的極限。
延伸閱讀——A型分子篩的主要應用領域:
3A分子篩——各種液體(如乙醇);各種空氣、制冷劑;天然氣、甲烷氣;不飽和烴和石油裂解氣、乙烯、乙炔、丙烯、丁二烯等的干燥、脫水、凈化。
4A分子篩——日化洗滌助劑;環?!まr業,民用水污水處理;水處理——代替磺化煤,硬水軟化劑;冶金工業——分離劑,分離、提取鹵水中的鉀、銣、銫等,用于富集,分離和提取金屬等工藝過程;天然氣干燥;石化工業——吸附劑、催化劑、干燥劑;汽車剎車系統等領域。
5A分子篩——主要應用:脫硫、脫二氧化碳;氮氧分離、氮氫分離;制取氧氣、氮氣、氫氣;石油脫蠟;從支烴、環烴中分離正構烴。
13X分子篩——主要應用:空氣分離裝置中氣體凈化、脫除水和二氧化碳;天然氣、液化石油氣、液態烴的干燥和脫硫;一般氣體的深度干燥。
(南京永成分子篩有限公司 王成 王勇 蘭海?。?/p>