Đối với máy lạnh hấp phụ thì việc lựa chọn vật liệu làm chất hấp phụ và môi chất lạnh làm chất bị hấp phụ là rất quan trọng. Vật liệu hấp phụ thường là các loại vật liệu dạng hạt từ 6 đến 12 mm, có độ rỗng lớn được hình thành do các mạch mao quản li ti nằm bên trong khối vật liệu. Đường kính của mao quản chỉ lớn hơn một số ít lần đường kính phân tử của chất bị hấp phụ thì vật liệu mới có tác dụng tốt. Do chứa nhiều mao quản nên bề mặt tiếp xúc của vật liệu rất lớn. Ví dụ than hoạt tính có bề mặt hiệu quả lên đến 1500m2/g. Ngoài bề mặt tiếp xúc ra, vật liệu hấp phụ còn còn có một số tính chất hóa học cần thiết tùy thuộc vào thành phần hóa học của chúng. Ví dụ như than hoạt tính có ái lực rất mạnh với hyđrocacbon, trong lúc silicagel lại có tính chất hút nước rất mạnh. Than hoạt tính và cả silicagel đều có khả năng hồi phục tốt. Vật liệu hấp phụ cần đáp ứng các yêu cầu.
+ Có khả năng hấp phụ cao tức là hút được một lượng lớn các khí cần khử từ pha khí.
+ Phạm vi hấp phụ rộng, khử được nhiều loại khí khác nhau. + Có độ bền cơ học cần thiết.
+ Có khả năng hoàn nguyên dễ dàng. + Giá thành rẻ.
Hiện nay có hai loại vật liệu hấp phụ phổ biến là than hoạt tính và silicagel
2.2.1 Than hoạt tính
Nguyên liệu để làm than hoạt tính là những vật có chứa cacbon như gỗ, than bùn, xương động vật. Than hoạt tính là một chất hấp phụ rất tốt, nó được ứng dụng chủ yếu trong việc thu hồi các dung môi hữu cơ và để làm sạch khí. Nhược điểm của than hoạt tính là dễ cháy ở nhiệt độ cao, thường không được dùng than ở nhiệt độ lớn hơn 2000C. Để khắc phục nhược điểm đó, người ta thường trộn silicagel với than hoạt tính nhưng điều đó lại làm giảm hoạt tính của than. Với đặc tính về đường kính mao quản than hoạt tính thường có thể hấp thụ với các chất sau đây.
- Hơi axít, metanol, benzen, toluen etylaxetat với mức độ hấp thụ bằng 50% trọng lượng bản thân.
41
- Axeton, acrolein, Cl, H2S với mức độ 10 đến 25% - CO2, etylen mức độ thấp.
2.2.2. Silicagel
Silicagel là axit silic kết tủa khi cho tác dụng với H2SO4 hay HCl hay là muối của chúng với silicat natri, kết tủa đó đem rửa sạch và sấy ở nhiệt độ 115 đến 1300C, đến độ ẩm 5 đến 7%. Silicagel được ứng dụng ở dạng hạt có kích thước từ 0,2 đến 0,7 mm. Bề mặt hấp phụ đạt đến 600m2/g. Ứng dụng chủ yếu của silicagel là để sấy khí (hút hơi nước trong hỗn hợp khí).
Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật của các chất hấp phụ thông dụng: Vật liệu Khối lượng đơn vị đổ đống, kg/m2 Đường kính lỗ rỗng, m Thể tích lỗ rỗng tổng cộng, cm3/g Bề mặt lỗ rỗng, m2/g Than hoạt tính 380 600 (20 40).10-10 0,6 0,8 500 1500 Silicagel 400 900 (30 200).10- 10 0,4 200 600 Alumogel 1000 90.10-10 0,39 175
Chất bị hấp phụ thường dùng là Metanol. Metanol (CH3OH) là rượu metylic không màu, rất độc, dễ cháy, pha với nước thành dung dịch có mùi cồn, được sản xuất bằng phương pháp tổng hợp xúc tác ở áp suất cao (250bar, 3800C) từ cacbon monoôxit và hyđrô.
- Ưu điểm: Không ăn mòn kim loại chế tạo máy.
- Nhược điểm: Đắt tiền, dễ bay hơi, tổn thất vào không khí khi hệ thống không hoạt động và dễ cháy, nổ, độc hại với cơ thể con người.
Trong máy lạnh hấp phụ dùng năng lượng mặt trời người ta thường dùng cặp môi chất là than hoạt tính và metanol.