文档介绍：干燥技术字体[大][中][小] 在化学工业中, 干燥常指使物料中湿分汽化, 并由惰性气体带出所生成的蒸汽, 从而将湿分除去的过程。例如,干燥固体物料时,水分从固体内部扩散到表面再从固体表面汽化。而在化学实验室里, 干燥的含义极广, 除去气体水分是干燥, 液体脱水也称干燥, 含水固体物质除去水分也是干燥,本书所介绍的主要指后者。一、固体物料与水分的结合方式物料与水分的结合方式不同, 对干燥的进行有明显的影响。固体物料和水分结合的方式通常有以下几种: 1. 化学结合水。以中性分子形式参加到晶体结构中去的一定量的水, 所以也称结晶水。水分子的数量与化合物的其他成分之间常成简单比例,如葡萄糖(C 6H 12O 6·H 2 O) 、苏打(Na 2 CO 3· 10H 2 O) 。不同的含水化合物都有特定的脱水温度,这种水的结合形式最牢固, 有的不能用普通的干燥法除去。如高岭石的化学结合水要在 400 ~ 600 ℃才能脱除。 2. 物化结合水。属于这类的有吸附水、渗透水及结构水等。如吸附水大多存在于物料颗粒表面或微毛细管中,吸附量与物料性质有关。这类水分可以用外压或加热蒸发而除去。 3. 自由水。或称机械结合水,存在于固体颗粒质点之间的孔隙中,依靠内聚力与物料松弛地结合着的水分。这种水容易排出。排出过程中由于固体颗粒互相靠拢而发生固体收缩, 其收缩体积约等于所排出自由水的体积。因此,自由水又称为收缩水。所以, 物料性质不同, 含水情况各异时, 干燥机理也就不一样。特别是干燥后对固体的孔结构有一定要求的物料, 干燥方式的选择会对产品性能产生较大的影响。下面介绍实验室常用干燥方法。二、常用干燥方式(一) 加热干燥法加热干燥是利用热能将物质中的水分变成蒸汽蒸发而除去,方法很多。 1. 电热恒温干燥箱干燥。这是实验室最常用的加热干燥设备,操作方便,温度可以自动控制,适合于少量固体物料的干燥及烘焙。其使用及操作注意事项可参见第一章第二节。 2. 真空干燥箱。真空干燥箱是使物料在真空状态下进行加热干燥的设备,也是实验室的常用干燥设备之一。它主要用于不耐热、易氧化等热敏性物料的干燥。其使用及操作注意事项也可参见第一章第二节。 3. 红外线干燥箱干燥。红外线是一种电磁波, 在电磁波谱中位于可见光波与微波之间, 其波长范围是 ~1 000 μm 。红外线可划分为两个区域:波长≤ μ m( ~ μ m) ,离红色光较近的,称为红外线; 波长> μ m( ~1 000 μ m) ,离红色光较远的, 称为远红外线。红外线干燥技术利用红外辐射能直接照射被加热物体,并通过物体对红外线的吸收,实现能量的传递和转换。市售小型红外线干燥箱的辐射源主要来自箱内的红外线灯泡,它的结构与普通灯泡相似, 内有灯丝, 上部内表面镀银或铝, 用来增强红外线的反射作用, 使产生的辐射能集中使用。灯泡下半部为半圆面,借以扩大辐射范围而提高烘干效率。红外线干燥的特点是,其辐射能可透过相当厚的不透明物料,因此物料内部受热均匀, 干燥速度快, 要比电烘箱干燥速率快数倍。但应注意, 要使红外线干燥达到良好的干燥效果, 选择的红外辐射源要符合被干燥物料的吸收特性。例如, 水的红外吸收区位于 ~ μm、 5~7μm、 12 ~ 16 μm 各段,这是水分子的高频伸缩振动与弯曲振动所引起的。因此,如果只是干燥物料中的水分, 只要让辐射源产生的红外波集中于 ~ 16 μm 范围, 就能有良好的吸收,从而获得满意的干燥效果。 4. 微波炉干燥。目前,微波炉使用已十分普遍,也是实验室常用的小型加热干燥设备之一。微波是介于红外线与无线电波之间的一种电磁波。微波干燥是利用微波加热装置产生微波, 对物料进行加热的方法。为了避免对雷达、通信和导航等微波设备的干扰, 各国对微波加热干燥都有规定的专用频率,目前我国采用的是 915MHz 和 2450MHz 两个频率。如前所述, 水是极性分子, 在微波加热下, 水吸收微波后, 分子之间剧烈地碰撞, 致使水分子将所吸收的微波能直接转化为热能而汽化。由于微波穿透能力强, 其穿透深度与其波长是同一数量级。因此, 对于一般厚度的物料, 都能达到表里同时均匀受热。这不仅减少热损失, 缩短加热过程, 而且能使内外扩散协调一致, 干燥均匀度好。一般情况下, 微波干燥的速度可比电烘箱干燥的速度快 5~ 12 倍。目前, 微波干燥已广泛用于食品、纸张、药物、胶片及化学试剂等的干燥。微波干燥的主要缺点是:防护要求高,微波辐射对人体有损害; 选择性强,不能用于含有金属离子的物料干燥, 因金属离子对微波有反射作用, 不仅会导致加热效率降低, 加热不均匀,而且还会使微波与金属离子接触产生火花,发生危险,严重时还会损坏磁控管。