干燥剂 :能除去潮湿物质中水分的物质

更新时间:2023-08-15 15:36

干燥剂,也称为催干剂。是指能除去潮湿物质中水分的物质,具有多孔结构或较大的表面积,对水蒸气、其他气体或异味具有很高的吸附性能。

1773年,有人发现木炭具有干燥吸附的作用。干燥剂常用的包括物理吸附型和化学吸附型,市面上的干燥剂多以氧化钙(生石灰)、硅胶、三氧化二铁以及氯化钙为主要原料,其中以生石灰和硅胶为原料的食品干燥剂最为常见。干燥剂是用在防潮及防霉方面,起干燥作用的。日常生活中用吸附法除去水气的干燥剂有硅胶、氧化铝凝胶、分子筛、活性碳、骨炭、或活性白土等。用化学吸收法除去水气的常用吸附剂有氯化钙、生石灰或五氧化磷等与水气的化学亲和力大的物质。干燥剂被广泛应用于食品、农产品、家具、集成电路、精密电子、皮革制品、仪表仪器、纺织品、图书文档、文物字画、集装箱、汽车配件等产品的防潮,可有效避免货物在仓库、集装箱、纸箱、木箱和木盒内受潮湿、凝结水的影响而损坏。

以食品而言,在适当的温度和湿度下,食物中的细菌和霉菌便会以惊人的速度繁殖,使食物腐坏,造成受潮及色变。电子产品也会因湿度过高造成金属氧化,产生不良。干燥剂的使用,便是为了要避免多余的水分造成不良品的发生。

干燥机理

干燥剂是一种从大气中吸收潮气的除水剂,它的干燥原理就是通过物理方式将水分子吸附在自身的结构中或通过化学方式吸收水分子并改变其化学结构,变成另外一种物质。

衡量标准

人们将吸附水气的净化剂称为干燥剂。根据固体吸附理论,衡量吸附性能的重要标志是吸附剂表面积的大小。

颗粒规格

规定了干燥剂颗粒的尺寸。干燥剂颗粒有球形颗粒和柱状颗粒,球形颗粒的尺寸为粒径尺寸大小,培状颗粒尺寸为柱长和截面直径大小。常用干燥剂的的尺寸大小一般为几个毫米的数量级。

颗粒强度

颗粒强度指的是干燥剂的颗粒抗压强度和磨损耗。干燥剂在使用过程中颗粒强度高、磨损耗低,使用时不易破碎,干燥剂的使用效率也就较高。

吸湿率

干燥剂的吸湿率指的是特定条件下干燥剂吸附的水分质量与干燥剂质量的比值。

吸湿速率

吸湿速率指的是干燥剂吸湿的快慢。即在湿度一定的条件下下,干燥剂达到吸湿饱和状态所需要的时间,时间越短,说明干燥剂的吸湿速率越快。干燥剂对于吸湿速率的要求并不是很高。

再生性

再生性是指干燥剂吸湿后经过处理还能够继续使用的特性。即干燥剂在吸水后通过加热等方法使水分蒸发,使干燥剂可W再次使用。

有无毒害、污染等

规定了干燥剂的使用范围和场所,干燥剂对所干燥的对象物质和周围环境不能具有毒害、腐蚀、污染、放射性等。对于干燥剂这方面的要求比较高的是食品行业。

分类

干燥剂常用的有吸附型和潮解型两种形式。物理吸附的干燥剂有硅胶、氧化铝凝胶、分子筛活性炭骨炭木炭矿物干燥剂,或活性白土等,它的干燥原理就是通过物理方式将水分子吸附在自身的结构中。化学吸附干燥剂分两类,第一类为酸性干燥剂,有浓硫酸五氧化二磷、无水硫酸铜等,第二类为碱性干燥剂,有固体烧碱、生石灰碱石灰氢氧化钠氧化钙的混合物)等,第三类是中性干燥剂,如无水氯化钙、无水硫酸镁等。

根据状态可分为干燥剂分固体、液体和气体三类。

常见固体干燥剂有:碱石灰、NaOH固体、氧化钙、固体五氧化二磷、无水氯化钙、无水硫酸铜、二氧化硅

常见液体干燥剂有:浓硫酸磷酸。 

根据干燥剂的酸碱性可分为酸性干燥剂、中性干燥剂、碱性干燥剂。酸性干燥剂:浓硫酸磷酸五氧化二磷。中性干燥剂:无水氯化钙、无水硫酸铜。碱性干燥剂:碱石灰氧化钙、固体NaOH等。还有金属干燥剂和分子筛等。

常见的食品干燥剂有碱性和中性两大类。中性干燥剂有氯化钙和硅胶干燥剂,具有缓慢吸水的作用,对人体不会产生明显的伤害。但生石灰(氧化钙)价格比较低,有些食品生产商为节约成本,可能会使用。

常见类型

二氧化硅型

硅胶别名硅酸凝胶,透明或乳白色粒状固体,非晶态物质,主要成分是二氧化硅,物理化学性质稳定,不燃烧。硅胶具有开放多孔结构,吸附性强,能吸附多种物质,包括细孔球形硅胶和细孔块状硅胶。

氧化硅,二氧化硅(Silica),化学式为SiO₂。又称硅石,无色透明晶体或白色粉末,松散、无定形、无毒、无味、无嗅、无污染,是一种非金属氧化物。存在形态有结晶型和无定型两大类。

氧化铝型

氧化铝作为吸附剂的氧化铝又称活性氧化铝,经氢氧化铝燃烧而成。氢氧化铝有多种类型,如三水氧化铝,也称三水铝石、诺水铝石、拜耳石、湃铝石等。

铁矾土即含铁高的耐火粘土和铝土矿。主要成分为铁氧化物硫酸盐,具有黄褐色或红褐色的颜色。它是控制在一定的条件下加热天然铁矾土,使其水分从水化氧化铝中蒸发而得到的。铁矾土矿石的主要组分一般是三水合氧化铝,主要优点是其价格比合成的干燥剂为低。

分子筛

分子筛为结晶型铝硅酸盐化合物,其晶体结构规整,孔道均匀,孔径为分子大小的数量级,它只允许直径比其孔径小的分子进入,能将混合物中分子按大小加以筛分,故称分子筛。其孔径大小可通过加工工艺的不同来控制。它吸湿速度快,并且能实现较低相对湿度控制,即使在高温情况下,仍能很好吸附水分子。

纤维干燥剂

纤维干燥剂,食品干燥剂。此干燥剂是由纯天然植物纤维经特殊工艺而成。其中尤其是覆膜纤维干燥剂片,方便实用,不占用空间。

蒙脱石干燥剂

蒙脱石干燥剂,食品干燥剂。此干燥剂采用纯天然原料,绿色环保,无毒无味,对人体无损害。吸附能力高,且无毒、无味、无接触腐蚀性、无环境污染,应用于食品包装,对人体无害。

氯化钙

为白色碎块、颗粒或粉末,易潮解。在氯化钙的生产过程中,因结晶条件及干燥温度不同,可能有六水物、四水物、二水物和无水物等多种形式存在,在加热至200℃以上,失去全部结晶水变为无水物。随着分子中含水量减少,其吸湿性增强,无水氯化钙为常用的干燥剂和脱水剂。

应用领域

干燥剂一般应用在医药保健品、生物试剂、食品行业。选用细布袋、无纺布包装,或放在带小孔的金属罐内。干燥剂小袋根据需要置于包装的各个空间部位以确保充分发挥吸湿作用,但不能与被包装制品(金属制品或油漆)直接接触。具有以下特性:①多孔或具有较大比表面积,吸湿性大;②无毒无味,物理和化学稳定性好,不分解、不产生有毒物质;③具有一定的粒度,不潮解污染被包装物;④温度对吸湿能力影响不大,较高环境温度下水分不会发生脱附;⑤最好可回收重复使用。常用的干燥剂有吸附型和潮解型两种形式。硅胶、铝凝胶、分子筛等属于吸附型干燥剂,吸湿后可以通过加热的方式脱水再生,当体系内相对湿度较小时,干燥剂中被吸附的水分也会发生脱附。

食品保存

生活中,一些食品在潮湿的环境下容易变质或者失去风味,需要在干燥的环境下保存;另外大多数药品包装中也需要干燥剂。内装物为金属制品时,若蒸汽进入包装后很难透过溢出,有时还会在包装内结露,导致金属制品生锈,因此在环境密闭或封套式包装中需要使用干燥剂。

食品包装中放入干燥剂就是为了减低食品袋中的湿度防止食品变质腐败。食品中常用的干燥剂是氧化钙(Calcium Oxide)和硅胶(Silica Gel)。氧化钙也就是我们常叫的生石灰尾白色或灰白色的块状物,有很强的吸收空气中水分的功能。干燥剂放入食品包装中是为了减低食品袋中的湿度,防止食品变质腐败,在儿童食品的包装中最为常用。食品中的干燥剂一般是无毒、无味、无接触腐蚀性、无环境污染;而实验室的干燥剂如浓硫酸碱石灰等等就太危险了,但是它们也有优点,例如吸水极快,效率高,价格便宜等。活性矿物干燥剂采用纯天然原料矿物及活性吸湿剂精炼而成,绿色环保,无毒无味,对人体无损害;产品在室温及一般湿度下吸附性能良好,具有吸附活性,静态减湿和异味去除等功效。并且价格低廉、吸附速度快,制备成本低。与市场上销售的其它类型干燥剂相比,不仅吸附速度快,吸附能力高且无毒、无味、无接触腐蚀性、无环境污染,尤其应用于食品包装,对人体无害;蒙脱石干燥剂采用纯天然原料膨润土,绿色环保,无毒无味,对人体无损害。它在室温及—般湿度下吸附性能良好,具有吸附活性,静态减湿和异味去除等功效。不仅吸附速度快,吸附能力高且无毒、无味、无接触腐蚀性、无环境污染,尤其应用于食品包装,对人体无害。被广泛应用于不能采用油封、气相封存的食品包装及军工产品和民用产品的干燥空气封存。

天然气运输

中国川渝地区天然气管道输送介质中普遍存在H2S、CO2和水等腐蚀介质,管道内腐蚀严重,尤其在易积水管段,电化学腐蚀穿孔、开裂事故时有发生,既影响管道的正常输气生产,又造成巨大的经济损失。甲醇乙二醇三甘醇等物质吸水性很强,可与水任意比例互溶,常被用作输气管道的干燥剂,控制H2S、CO2腐蚀。由于这三种醇物性上存在一定差异,因此需根据实际情况加以选用。

防雾

干燥剂可作为一种除雾手段减少车灯起雾的现象,其中氯化镁干燥剂吸湿能力远高于传统的硅胶蒙脱石干燥剂,吸湿效果尤其明,是车灯上应用最广泛的干燥剂。

其他领域

干燥剂也用于照相机及感光材料、精密仪器/电器、食品、药品、鞋、衣服、皮革、武器、电讯器材等防湿包装;家庭内壁橱、柜子、地板、乐器等空气脱湿;仓库、船仓、制药厂、精密机械、电子器材工厂压缩空气、仪表空气干燥;二氧化碳乙炔乙烯甲烷乙烷等工业气体脱水精制。

危害

伤害性

眼科专家指出,由于碱性物质具有较强的穿透力,其向眼部组织间隙以及深部或眼球内渗入扩散速度快,同时,通过细胞膜使细胞的pH值发生变化,可引起广泛的纤维蛋白溶解和组织的广泛破坏,导致组织坏死、瘢痕收缩,从而发生睑球粘连,严重者还可以导致角膜结膜的严重坏死、穿孔、角膜白斑以及浸润,前房炎症以及葡萄膜炎、全眼球炎症、继发性青光眼并发性白内障,甚至眼球萎缩。这些眼部的病变严重影响视力,甚至会造成失明。临床上碱灼伤一般比盐酸硫酸酸灼伤的后果更严重,常见的碱性灼伤多由氢氧化钠氧化钙氨水等引起。

酸性干燥剂包括浓硫酸磷酸五氧化二磷等。浓硫酸俗称“坏水”,具有极强的腐蚀性、吸水性和脱水性。浓硫酸一旦与人的皮肤或肌肉组织接触,将会造成严重的灼伤。硫酸烧伤会使皮肤蛋白变性、凝固。处理方法需要正确无误,不管被酸烧伤得怎样,急救处理不能延误,否则将扩大伤势。急救处理的首要任务是尽快把粘到的硫酸除去,然后立即把伤员送到医院进行治疗。现场处理步骤:(1)立即将伤员脱离出事点。(2)一般烧伤的紧急处理:首先用大量清水连续冲洗,一直冲洗到硫酸的痕迹消失为止。不论哪个部位,只能用大量流水冲洗,决不能用弱碱性溶液中和硫酸,防止进一步烧伤。(3)硫酸溅到眼睛内处理:不管溅到眼内的硫酸浓度如何和硫酸量多少,必须用大量的流水(没有压力)翻开眼皮连续冲洗15秒,把眼皮和眼球内所有的地方冲洗到,冲洗后立即送到医院治疗。

救助方法

如果孩子误食误用了干燥剂,要分辨干燥剂的类型,对症施救。如果是无色透明的小球,这属于硅酸干凝胶,硅胶在胃肠道不能被吸收,可经粪便排出体外,一般来说,对人体没有毒性,误服后不需要做特殊处理;如果入眼,用清水从内眼角往外眼角冲水即可。如果大量服用三氧化二铁类干燥剂,可能会导致恶心、呕吐以及腹痛腹泻等症状,可对症治疗。

如果误食了氧化钙成分的石灰干燥剂,容易引起食道烧伤或者胃溃疡,应尽快喝水或牛奶稀释、催吐,以减少体内的吸收;但喝水也不宜过多,以免造成呕吐再次灼伤食道,成人一般在120~240毫升,儿童按每公斤体重10毫升计量,总量不超过200毫升;若是不小心皮肤沾染了石灰干燥剂,则需要用大量的清水冲洗;一旦有石灰干燥剂溅入眼里,更应立即用清水冲洗至少15分钟以上。

对于氧化钙成分的石灰干燥剂,无论是误食、不慎入眼或灼伤肌肤,用上述方法紧急处理后,都必须尽快送医院作进一步治疗。特别是发生眼灼伤后,一定要立即到医院就医,切忌自己随意处理,因为即使是轻微的眼灼伤,如果未及时正确处理,也可能导致严重的后果。

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