超臨界氣凝膠干燥裝置選擇CO2作為干燥介質(zhì)的原因介紹

　　氣凝膠是一種具有高比表面積、低堆積密度的多孔納米材料，由于氣凝膠具有納米結(jié)構(gòu)，因此在航天、催化、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，其制備技術(shù)已成為化學(xué)工程研究的一個(gè)新興領(lǐng)域。為了防止凝膠干燥過程中微孔洞內(nèi)的表面張力導(dǎo)致材料結(jié)構(gòu)的破壞，采用超臨界干燥工藝處理。超臨界干燥技術(shù)的核心設(shè)備為超臨界氣凝膠干燥裝置，一般工作壓力高達(dá)7~20MPa，屬于特種設(shè)備中的壓力容器。

 

　　在超臨界狀態(tài)下，氣體與液體之間不再有界面，而是氣體與液體之間沒有均勻的流體，該流體逐漸從凝膠中排出。由于沒有氣液界面，因此沒有毛細(xì)作用力，因此直到所有流體從凝膠中排出之前，它都不會(huì)引起凝膠的收縮和結(jié)構(gòu)的破壞。該裝置的顯著特征是在干燥過程中，可以重新建立CO2與被去除物質(zhì)之間的相平衡關(guān)系，并且可以從材料中去除剩余的被去除溶劑。同時(shí)，因?yàn)樵诔R界條件下沒有表面張力，也就是說，沒有由干燥材料的毛細(xì)管表面張力引起的微觀結(jié)構(gòu)變化。

 

　　超臨界氣凝膠干燥裝置選擇CO2作為干燥凝膠的介質(zhì)，以進(jìn)行超臨界干燥。這是因?yàn)槎趸嫉呐R界溫度接近室溫，并且無毒，不易燃，可以進(jìn)一步縮短干燥時(shí)間，大大降低運(yùn)行成本。該設(shè)備中常用的干燥介質(zhì)主要包括有機(jī)醇，例如甲醇，乙醇和CO2，這就是為什么選擇CO2作為干燥介質(zhì)的原因。

 

　　因?yàn)槌R界流體同時(shí)具有氣體和液體的特性，所以沒有氣液界面，因此沒有表面張力。此時(shí)，在凝膠的毛細(xì)孔中沒有由于表面張力產(chǎn)生的額外壓力。因此，在超臨界流體條件下干燥凝膠不會(huì)引起由附加壓力引起的凝膠結(jié)構(gòu)的破壞，避免了干燥過程中凝膠的收縮，并保持了凝膠網(wǎng)絡(luò)骨架結(jié)構(gòu)。超細(xì)氣凝膠，具有較高的比表面積，均勻的粒徑分布和較大的孔體積。