膨胀珍珠岩的吸水机理是什么?
膨胀珍珠岩是吸湿性极强的物质。干燥的非憎水膨胀珍珠岩的吸水率可达250~750%。干燥的珍珠岩一旦与空气接触,能够迅速吸收空气中的水分子。水的导热系数是空气的25倍,而且水在低温状态下会结冰,而冰的导热系数更为空气的100倍,这样,吸湿后的膨胀珍珠岩的绝热性能就会受到极大的破坏。因此,膨胀珍珠岩在生产,存储,运输和施工过程中需要严格防水,防潮。一般情况下,保冷绝热用膨胀珍珠岩的含水率应严格控制在0.5%(重量比)以下,以限度防止水分对膨胀珍珠岩绝热性能的破坏。
合理的材料级配可以通过颗粒之间的理想堆积占据多的空间,以大颗粒形成构架,稍小的颗粒去填充大颗粒之间的空隙,而再小的颗粒进一步填充稍小颗粒之间的缝隙以达到相互配合,从而使保冷隔热区的自由空气减少,限度地降低由于对流和辐射造成的冷损失。大量试验数据表明,1.18mm以上颗粒应控制在10%以下时,绝热性。
低温领域空分、乙烯、LNG船等冷箱绝热,目前普遍采用的绝热材料为膨胀珍珠岩俗称珠光砂。珍珠岩是一种玻璃质火山熔岩,经破碎、分级、预热工序后,在大约1250℃的高温气流中瞬间膨胀10~25倍而成为膨胀珍珠岩,其内部呈微孔状的组织结构,吸水率根据膨胀珍珠岩密度的大小可达自身重量的4~9倍。而水的导热系数比空气大24倍,吸水后的膨胀珍珠岩内部由水构成了众多的热桥,使其导热系数大大提高。研发憎水膨胀珍珠岩正是为了解决普通膨胀珍珠岩的吸水缺陷。
膨胀珍珠岩的亲水机理:
钠硅玻璃体表面带电性膨胀珍珠岩具有亲水性,它的亲水性与玻璃质表面性质有关,主要原因有:表面裸露的钠硅玻璃体中的大量钠、钙离子增加了表面的电性。水和膨胀珍珠岩玻璃体的介电常数分别为6和81,当两者接触形成界面时,由于静电吸引力常产生较大的吸附,形成珍珠岩表面的双电层结构,使许多带电的极性分子牢牢地被吸引在膨胀珍珠岩的表面上。
膨胀珍珠岩的比表面积很大,一般为10m2Pg。固体物质表面吸附量与其表面积有关,表面积越大,吸附量也就越大。因此,膨胀珍珠岩吸附能力很强。
由于膨胀珍珠岩呈微孔洞结构,存在大量的连通气孔,表面张力产生的变化引发毛细管现象,使水分子会自动顺着气孔向内部迁移,直至表面张力产生压力差ΔP达到平衡为止。