一種用于吸附二氧化碳陶瓷復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于吸附二氧化碳陶瓷復(fù)合材料的制備方法，屬于吸附材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，煤和石油等化石燃料占目前世界上消耗能源的85%以上。在本世紀(jì)，這類燃料仍然占據(jù)主導(dǎo)地位。然而，化石燃料的燃燒卻向大氣排放了大量的二氧化碳，使大氣層形成可怕的溫室效應(yīng)，對(duì)人類的生存環(huán)境帶來了災(zāi)難性的影響。因此，必須開發(fā)有效的技術(shù)控制二氧化碳的排放，而對(duì)二氧化碳高選擇性和高吸附容量的吸附劑的開發(fā)，無疑具有重要的理論意義和實(shí)際意義。
[0003]目前，常用的二氧化碳物理吸附材料如沸石、活性炭在低溫下對(duì)二氧化碳具有較大的吸附容量，但當(dāng)有其他氣體存在時(shí)對(duì)二氧化碳的選擇性較差，并且當(dāng)溫度高于30°C時(shí)，其吸附量下降明顯?；瘜W(xué)吸收對(duì)二氧化碳顯示出較高的選擇性吸收。目前，用于化學(xué)吸收二氧化碳的吸附劑采用液態(tài)胺，其主要成分是能溶于水的二乙醇胺。雖然這種醇胺溶液制備比較簡單，但是其存在許多缺點(diǎn):第一，這種吸附劑性能差，吸附效率低。第二，液態(tài)胺吸附劑的重量大。第三，在吸附脫附C02的過程中有胺的損失，使再生循環(huán)效率低，對(duì)環(huán)境造成二次污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題:針對(duì)二氧化碳處理過程中，物理吸附法和化學(xué)吸附法吸附效能差，吸附效率低，且化學(xué)吸附劑會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染和再生循環(huán)效率低的問題，提供了一種以平安樹根莖進(jìn)行炭化，作為炭基，然后以氧化二鈮、二硼化鋯等物質(zhì)作為原料，制成陶瓷基體，隨后將炭基與陶瓷基體進(jìn)行混合，在酸性條件及催化劑作用下，初步改性，最后在氬氣氛圍下，高溫煅燒，并進(jìn)行淬火，擴(kuò)大復(fù)合材料的空隙，及改性內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而制得用于吸附二氧化碳陶瓷復(fù)合材料的方法。本發(fā)明制備的吸附二氧化碳陶瓷復(fù)合材料吸附性能好，吸附效率提高10?15%，可以多次循環(huán)利用，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案:
(1)取800?900g平安樹根莖，使用水將其表面洗凈，然后將其放入烘箱中，在溫度為70?80°C下，進(jìn)行烘干，隨后將其放入擠壓機(jī)中，在1?3MPa下擠壓成塊，將所得的塊狀物放入無煙炭化爐中，在溫度為200?240°C下，炭化30?40min，炭化結(jié)束后，將炭化平安樹根莖放入粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎，過篩得180?200目炭化粉末，備用；
(2)按重量份數(shù)計(jì)，取20?30份二氧化鈦、10?15份五氧化二鈮、10?20份二硼化鋯、30?35份聚二甲基硅烷及10?20份氧化鋁，混合均勻后，將其放入高溫煅燒爐中，使用氮?dú)獗Ｗo(hù)，在溫度為1000?1200°C下，煅燒2?3h后，將其取出，降至室溫，然后將其放入球磨機(jī)中進(jìn)行研磨，過篩得200?220目陶瓷基體；
(3)按重量份數(shù)計(jì)，取55?65份上述所得的陶瓷基體、25?30份步驟(1)所得的炭化粉末、5?10份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%氯鉑酸及3?7份氧化鈀，混合均勻，然后將其放入容器中，隨后將容器移至超聲振蕩器中，在頻率80?120KHz下，振蕩50?70min;
(4)待上述振蕩結(jié)束后，將容器移至煅燒爐中，向煅燒爐中充入氬氣，氬氣的流速設(shè)定為2?5mL/min，然后以10?15°C/min的升溫速度，升溫至600?800°C，保持溫度10?20min，隨后以4?6°C/min的升溫速度，升溫至1200?1300°C后，保持溫度50?70min;
(5)待上述保溫結(jié)束后停止加熱，然后隨爐冷卻至300?400°C，再將其取出移至淬火機(jī)床中淬火10?15min，隨后將其取出冷卻至室溫，即可得到用于吸附二氧化碳陶瓷復(fù)合材料。
[0006]本發(fā)明所制備的用于吸附二氧化碳陶瓷復(fù)合材料比表面積為300?450m2/g，孔容為0.05?0.2cc/g。
[0007]本發(fā)明的應(yīng)用:將上述制備的用于吸附二氧化碳陶瓷復(fù)合材料置于真空烘干箱內(nèi)，在恒溫120?130°C下充真空，烘干1?2h后，向其通入二氧化碳，控制其通入流量為100?120mL/min，使其吸附時(shí)間為30?40min，取出吸附劑，置于電子稱重，可發(fā)現(xiàn)吸附效率達(dá)到99%以上，本發(fā)明制備的用于吸附二氧化碳陶瓷復(fù)合材料可用于化石燃料發(fā)電、制造業(yè)等行業(yè)。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:
(1)制備的吸附二氧化碳陶瓷復(fù)合材料吸附性能好，吸附效率提高10?15%;
(2)可以多次循環(huán)利用，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染；
(3)制備步驟簡單，成本低。
【具體實(shí)施方式】
[0009]首先取800?900g平安樹根莖，使用水將其表面洗凈，然后將其放入烘箱中，在溫度為70?80°C下，進(jìn)行烘干，隨后將其放入擠壓機(jī)中，在1?3MPa下擠壓成塊，將所得的塊狀物放入無煙炭化爐中，在溫度為200?240°C下，炭化30?40min，炭化結(jié)束后，將炭化平安樹根莖放入粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎，過篩得180?200目炭化粉末，備用;再按重量份數(shù)計(jì)，取20?30份二氧化鈦、10?15份五氧化二鈮、10?20份二硼化鋯、30?35份聚二甲基硅烷及10?20份氧化鋁，混合均勻后，將其放入高溫煅燒爐中，使用氮?dú)獗Ｗo(hù)，在溫度為1000?1200°C下，煅燒2?3h后，將其取出，降至室溫，然后將其放入球磨機(jī)中進(jìn)行研磨，過篩得200?220目陶瓷基體;按重量份數(shù)計(jì)，取55?65份上述所得的陶瓷基體、25?30份炭化粉末、5?10份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%氯鉑酸及3?7份氧化鈀，混合均勻，然后將其放入容器中，隨后將容器移至超聲振蕩器中，在頻率80?120KHz下，振蕩50?70min;待上述振蕩結(jié)束后，將容器移至煅燒爐中，向煅燒爐中充入氬氣，氬氣的流速設(shè)定為2?5mL/min，然后以10?15°C/min的升溫速度，升溫至600?800°C，保持溫度10?20min，隨后以4?6°C/min的升溫速度，升溫至1200?1300°C后，保持溫度50?70min;待上述保溫結(jié)束后停止加熱，然后隨爐冷卻至300?400°C，再將其取出移至淬火機(jī)床中淬火10?15min，隨后將其取出冷卻至室溫，即可得到用于吸附二氧化碳陶瓷復(fù)合材料。
[0010]實(shí)例1
首先取900g平安樹根莖，使用水將其表面洗凈，然后將其放入烘箱中，在溫度為80°C下，進(jìn)行烘干，隨后將其放入擠壓機(jī)中，在3MPa下擠壓成塊，將所得的塊狀物放入無煙炭化爐中，在溫度為240°C下，炭化40min，炭化結(jié)束后，將炭化平安樹根莖放入粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎，過篩得200目炭化粉末，備用;再按重量份數(shù)計(jì)，取25份二氧化鈦、10份五氧化二鈮、10份二硼化鋯、35份聚二甲基硅烷及20份氧化鋁，混合均勻后，將其放入高溫煅燒爐中，使用氮?dú)獗Ｗo(hù)，在溫度為1200°C下，煅燒3h后，將其取出，降至室溫，然后將其放入球磨機(jī)中進(jìn)行研磨，過篩得220目陶瓷基體;按重量份數(shù)計(jì)，取65份上述所得的陶瓷基體、25份