【摘 要】
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随着世界人口的增长,水资源短缺已成为当今世界面临的共同问题,因而大气集水技术越来越成为研究者们的关注对象。基于吸附的大气集水技术具有成本低的优势,本文以硅藻土为主要原料,采用添加造孔剂的方法,制备了一种亲水性强、静态吸水率高、抗压强度高的多孔吸水陶瓷材料,并采用扫描电子显微镜、环境扫描电子显微镜等测试技术对其微观结构进行表征。在此基础上,通过硝酸“除灰”、无机盐（LiCl、Ca Cl2以及二者的混
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随着世界人口的增长,水资源短缺已成为当今世界面临的共同问题,因而大气集水技术越来越成为研究者们的关注对象。基于吸附的大气集水技术具有成本低的优势,本文以硅藻土为主要原料,采用添加造孔剂的方法,制备了一种亲水性强、静态吸水率高、抗压强度高的多孔吸水陶瓷材料,并采用扫描电子显微镜、环境扫描电子显微镜等测试技术对其微观结构进行表征。在此基础上,通过硝酸“除灰”、无机盐（LiCl、Ca Cl2以及二者的混合盐）表面修饰的方法,得到了一种动态吸水性能最优的LiCl改性多孔吸水陶瓷。同时,进一步采用压汞法、氮气吸脱附法、热重法以及吸附动力学、吸附等温线共同探讨LiCl改性多孔吸水陶瓷的吸附机理。最后,对LiCl改性多孔吸水陶瓷展开一系列实际应用研究。结论如下:1、以硅藻土为主要原料,采用添加造孔剂的方法,制备了一种多孔吸水陶瓷,其静态吸水率为124.56%,抗压强度为13.95 N。研究表明,多孔吸水陶瓷的孔隙率为59.88%,与水的接触角为29.81 o,在静态吸水时主要为物理吸附。但是,其动态吸水率为0.02%,有待进一步提高。2、利用硝酸“除灰”、盐溶液浸渍对多孔吸水陶瓷的动态吸水性能进行改性提升。研究表明,多孔吸水陶瓷经过24%（wt）的硝酸溶液浸渍0.5 h,再在25%（wt）的LiCl溶液中超声浸渍2 h后,动态吸水率达到62.03%（控制条件RH=70%±5%、T=25℃±5℃、空塔气速为0.21 m/s、填料高度为240 mm、吸附柱内径为20.5 mm）。与未处理的多孔吸水陶瓷相比,动态吸水率提高了千倍以上。3、采用压汞法、氮气吸脱附法测试了LiCl改性多孔吸水陶瓷的孔径分布,结果表明其以大孔为主,有少量的微孔和介孔。通过FTIR、TG、吸附动力学、饱和吸附等温线,探讨了LiCl改性多孔吸水陶瓷对水蒸气的吸附机理。研究表明,吸附过程以LiCl的化学吸附为主,同时LiCl与多孔吸水陶瓷的物理吸附存在的协同作用促进了吸附的发生;热力学行为符合Ⅱ型吸附等温线、Langmuir吸附等温线,动力学行为符合拟二级动力学方程;水分子与LiCl改性多孔吸水陶瓷之间的相互作用方式为氢键和范德华力。4、利用自行设计的装置开展了不同工作环境下LiCl改性多孔吸水陶瓷的性能测试。研究表明,对自然湿空气（平均RH=65.19%）与真空条件（真空度为0.095 MPa）下的湿空气均具有良好的除湿与集水效果;动态吸水性能随着相对湿度的增加而增加并且具有调湿性能;LiCl改性多孔吸水陶瓷不仅在200℃完全解吸,而且再生性能稳定。
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