关于溶液调湿的原理及溶液安全性的研究

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1、1溶液调湿技术介绍     溶液调湿技术是采用具有调湿功能的盐溶液为工作介质，利用溶液的吸湿与放湿特性对空气湿度进行控制。目前业内常用的除湿（也可以加湿，因此以下都称“调湿”）盐溶液主要有溴化锂溶液、氯化锂溶液和氯化钙溶液，其中氯化锂溶液的除湿性能是最好的，溴化锂与氯化锂的除湿性能相近，氯化钙溶液的除湿性能稍微弱一些，在实际项目中的应用也不如前两种除湿剂多。盐溶液与空气中的水蒸气分压力差是二者进行水分传递的驱动势。当溶液的表面蒸气压力低于空气的水蒸气分压力时，溶液吸收空气中的水分，空气被除湿；反之，溶液中的水分进入空气中，溶液被浓缩再生，空气被加湿（其原理类似于生活

2、中利用盐腌制蔬菜时，蔬菜会因为盐水吸收其水分而变干变蔫；反之，把腌过的蔬菜放回盐浓度特小的清水中，蔬菜则重新吸水变得饱满）。如图1，2所示，其中pz为溶液表面蒸气压力，pa为空气水蒸气分压力。  图1（浓）溶液除湿过程原理示意图图2（稀）溶液加湿过程原理示意图2调湿盐溶液的安全性研究     下面重点讨论上述3种调湿溶液在处理空气（特别是新风）时，会不会对使用空调的房间（中的人）产生影响的问题。2.1要把除湿盐溶液和晶体盐区分开来     有人以溴化锂、氯化锂等盐类“摄入”过量会对人体造成危害为由而质疑采用溴化锂或氯化锂作为调湿溶液的安全性，其实是犯了一个概念性错误

3、：溶液调湿系统中采用的是盐的水溶液，而不是晶体盐，只有在转轮除湿机组中才采用盐的晶体进行除湿。对于晶体盐，过量摄入（主要是食用或者直接吸入粉末）肯定是有危害的。即便是人类每天食用的食盐（NaCl）晶体如果大量摄入（约合每公斤体重2g，成年男子约为150g），也会导致死亡。所以，首先需要明确的是：溶液调湿机组采用的是盐溶液进行调湿，而不像转轮除湿机组一样采用盐晶体。2.2调湿盐溶液的盐分子不会主动飘逸到空气中去关于这个问题，首先研究一下盐晶体的物理性质。综合多方面的文献资料概括如下：     1）氯化锂(lithiumchloride，LiCl)，分子量42.39；无

4、色立方系晶体；空气中易潮解；熔点614℃，沸点1325～1360 ℃；易溶于水及多种有机溶剂，水溶液呈碱性。     2）溴化锂(lithiumbromide，LiBr)，分子量86.85；白色立方系晶体；易潮解，有微苦味；熔点547℃，沸点1265℃；易溶于水，能溶于甲醇、乙醇、戊醇、甘油、乙二醇、丙酮、乙醚等；其水溶液呈中性或微碱性；可做空气湿度调节剂、吸收剂。     3）氯化钙(calciumchloride，CaCl2)，分子量110.99；无色立方系晶体；易潮解；熔点772℃，沸点高于1600 ℃；溶于水、乙醇、乙酸和丙酮。以溴化锂溶液为例，由于水的沸点

5、是100℃，而溴化锂的沸点是1265℃，两者相差近1200℃，这就意味着当溴化锂溶液置于空气之中（25℃左右）的时候，只有水分子会离开或者进入溶液，而溴化锂分子是非常稳定的，不会挥发到空气中。其他两种盐的沸点比溴化锂还要高，因此更无挥发的可能性。3空气与溶液的热质交换过程不会带入盐的分子      目前，国内市场上生产的溶液调湿机组都是根据清华大学建筑技术科学系的专利技术生产的。清华大学在攻关研究溶液调湿技术历时6年，其中有超过3年的时间是在研究如何避免新风携带溴化锂分子的问题，最终从根本上解决了这个问题（见图3）。首先，溴化锂溶液的黏度较大，溶液与空气进行热质交换

6、的模块是一种表面为树脂材料的填料，这种材料的浸润性能非常好，能够使溶液在填料上面以液膜的形式流动，而不是液滴形状的流动。其次，由于溶液的黏度较大，以液膜状流动的时候，溶液的表面张力较大。此时，如果溶液中的分子要跑到液膜外面，除非流过液膜表面的新风速度足够大，使得溴化锂分子获得足够大的动能、可以克服溴化锂分子的“逸出功”才有可能。理论分析与实验测试表明，能够使得溴化锂分子逸出的新风截面风速大于5m/s，而目前市场上的溶液调湿机组厂家，其产品的新风截面风速均不超过2.5m/s，远远低于上述临界值。因此，目前国内的溶液调湿技术是从机理上解决了溴化锂分子飘逸到空气之中的问题

7、。图3溶液调湿模块与溶液、空气流动示意图     根据北京市理化分析测试中心的检验报告，溶液调湿空调机组出风口空气中锂离子浓度＜4.7μg/m3，溴离子浓度＜33μg/m3（《北京市理化分析测试中心检验报告》），检验结论为“未检出”。该结果先后由清华大学分析中心、中国疾控中心（CDC）分别进行了重复性实验、测试、验证，结论与北京市理化分析测试中心是一致的。4仪器下限浓度的离子不会有任何危害     在明确了盐溶液与盐晶体的区别、说明了溶液不会挥发、进而分析了溶液调湿设备本身又不会把盐分子带到空气中的机理以及测试结果后，可能还有人会提出来：既然仪器的测试下限是锂离