專利名稱：湖泊底泥和粉煤灰共同作為載體的干式CO₂吸附劑及其制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬CO2干式吸收劑及其制備領(lǐng)域，特別是涉及一種湖泊底泥和粉煤灰共同 作為載體的干式CO2吸附劑及其制備。
背景技術(shù)：
氣候變化已經(jīng)成為人類可持續(xù)發(fā)展的頭號問題。眾所周知，CO2是一種排放量最大 的溫室氣體。據(jù)預(yù)測，我國的CO2總排放量將于2020年左右超過美國而成為CO2的頭號排 放大國，這樣勢必會給我國乃至全球帶來更加嚴重的氣候和生態(tài)環(huán)境的負面影響，因此，必 須盡早盡快采取有效措施控制CO2的排放，減緩“溫室效應(yīng)”?？紤]到電廠煙氣中CO2的分 壓低和技術(shù)工藝的成熟性，化學(xué)吸收法對煙氣中CO2的脫除相對而言是一種比較好的選擇。 因此利用干法吸收劑通過氣固反應(yīng)脫除CO2的技術(shù)具有反應(yīng)能耗低、循環(huán)利用效率高、對設(shè) 備無腐蝕、無二次污染且耗水量小等優(yōu)點，已成為目前的研究熱點。但目前干法吸收過程中 載體使用的是AC (活性炭)、Ti02、MgO、Si02、A1203、NaX, CsNaX, CaO等，運行費用較高，不適 合電廠中大規(guī)模使用。湖泊底泥是水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是水土界面物質(zhì)交替的過渡帶，當 湖泊外部污染源得到控制后，含有大量污染質(zhì)的底泥常成為湖泊水體的主要污染源。目前， 國內(nèi)治理湖泊底泥污染主要采用環(huán)境疏浚技術(shù)，疏浚出來的底泥，通常被作為固體廢棄物 堆放在貯泥場中，該法不但占用大量土地，還對環(huán)境產(chǎn)生二次污染。粉煤灰是燃燒電廠的固 體廢物。如果把它棄之，則為廢、為害，既侵占土地，又污染水體和大氣；如果通過技術(shù)進步 開發(fā)與利用，則可變廢為寶，化害為利，保護環(huán)境，造福人類。因此，以湖泊底泥與粉煤灰共 同作為載體既可以解決載體材料問題，又可以處置部分湖泊底泥與粉煤灰，實現(xiàn)廢物再利 用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種河道底泥作載體的干式CO2吸附劑及其制 備，該吸附劑比表面積大、孔隙率好、強度高、耐磨損，特別是對二氧化碳的吸附脫除作用非 常顯著，制備方法簡單實用，成本低，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的一種湖泊底泥和粉煤灰共同作為載體的干式CO2吸附劑，其組分包括吸 收劑、載體及粘結(jié)劑，其重量比為2 6 4 8 1 2，其中吸收劑為碳酸鈉或碳酸鉀， 載體包括重量比4 1的載體基料和輔料，載體基料為重量比1 1的湖泊底泥與粉煤灰， 載體輔料為粘土，粘結(jié)劑為液體硅酸鈉(工業(yè)水玻璃)。所述的吸收劑、載體及粘結(jié)劑的重量比為3 6 1或4 5 1。所述的湖泊底泥為鏡月湖底泥或其他湖泊底泥。所述的粉煤灰為華中地區(qū)某熱電廠粉煤灰或其他電廠粉煤灰。本發(fā)明的一種湖泊底泥和粉煤灰共同作為載體的干式CO2吸附劑的制備方法，包括(1)將湖泊底泥干燥除雜，粉煤灰樣品過80目篩，去除大顆粒雜質(zhì)，然后分別用球磨機進行研磨得到粒徑50 100 μ m的顆粒料，將湖泊底泥與粉煤灰按重量比1 1混合 作為載體基料，再將粘土干燥后研磨得到粒徑為50 100 μ m的顆粒料作為載體輔料，基料 與輔料按重量比4 1混合后進入球磨機共磨成粒徑5 50 μ m的微粉粒；(2)將研磨后的微粉粒、吸收劑及粘結(jié)劑按重量比2 6 4 8 1 2加入水 中，同時加入消泡劑與分散劑，混合成泥漿；(3)通過噴霧干燥器將泥漿制成粒徑為50 100 μ m的球粒，球粒干燥后進行煅燒
得成品。所述步驟(2)中的消泡劑為聚酯系非離子型表面活性劑，用量為0. 5wt%。所述步驟(2)中的分散劑為陰離子型分散劑多羧酸碳酸鈉，用量為5wt%。所述步驟(3)中的煅燒工藝為煅燒成型溫度1100-1250°C，燒結(jié)時間為0. 5h。本發(fā)明通過湖泊底泥與粉煤灰共同作為載體基料，湖泊底泥與粉煤灰的主要化學(xué) 成分包括Si02、Al203等，均具有較大比表面積和較大空隙率；且底泥中還含有K20、N20、Mg0、 CaO, FeO等起助熔作用的熔劑氧化物，及一些發(fā)氣成分，在物料高溫時能夠產(chǎn)生氣體，以湖 泊底泥作為載體既可以解決載體材料問題，又可以處置部分河道底泥，實現(xiàn)廢物再利用，底 泥本身具有粘性，可減少粘結(jié)劑使用。粘結(jié)劑為硅酸鈉，一方面可以起到粘結(jié)作用，另一方 面也可以增大Na2O的含量，加大助熔功能，使所需顆粒更易成型。使用粘土作為添加劑，同 時也可以起到粘結(jié)作用；且湖泊底泥中含有大量有機物，燒失率較大，吸附劑焙燒過程中， 有機物的燒失使得更多微孔形成，這樣有利于增大吸附劑空隙率，增加吸收效率。以難以處 置的湖泊底泥與粉煤灰作為載體合成的吸附劑具有比表面積大、孔隙率好、吸附性好、強度 高、耐磨損等優(yōu)點，吸收與再生效果顯著。同時可以廢物再利用，實現(xiàn)以廢治廢。有益效果(1)本發(fā)明比表面積大、孔隙率好、強度高、耐磨損，特別是對二氧化碳的吸附脫除
作用非常顯著。(2)本發(fā)明制備方法簡單實用，成本低，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定 的范圍。實施例11.組分吸收劑碳酸鉀；載體載體基料為重量比1 1的鏡月湖湖泊底泥和華中地區(qū)某熱電廠粉煤灰，載 體輔料為廣西白泥，基料與輔料重量比4 1 ；粘結(jié)劑液體硅酸鈉；重量比吸收劑載體粘結(jié)劑=3:6:1。
2.制備工藝(1)將湖泊底泥干燥后篩分除雜，粉煤灰樣品過80目篩，去除大顆粒雜質(zhì)，然后分 別用球磨機進行研磨得到粒徑50 100 μ m的顆粒料，湖泊底泥與粉煤灰按重量比1 1 混合作為載體基料，再將粘土干燥后研磨得到粒徑50 100 μ m的顆粒料作為載體輔料，基 料與輔料按重量比4 1混合后進入球磨機共磨成粒徑5 50 μ m的微粉粒；(2)將研磨后的微粉粒、碳酸鉀及工業(yè)水玻璃均加入水中使泥漿濃度約達到 40%，同時加入0. 5wt%的聚酯系非離子型表面活性劑消泡劑與5wt%左右的陰離子型分 散劑多羧酸碳酸鈉，混合成均勻泥漿；(3)通過噴霧干燥器將泥漿制成粒徑為5 50μπι的球粒；球粒干燥后在 1100-1250°C下煅燒0. 5h得成品。3.吸附效果(1)河道底泥作為吸附劑載體，不僅容易接觸二氧化碳，還能賦予可吸附反應(yīng)所需 水分的親水性和高比表面積。(2)流化床中進行廢氣中二氧化碳俘獲分離實驗，吸收劑對CO2的最大去除率可達 到90%左右，且在快速固體循環(huán)過程中抗磨損效果好，經(jīng)過多次循環(huán)基本維持不變。實施例22.組分吸收劑碳酸鈉；載體載體基料為重量比1 1的鏡月湖湖泊底泥和華中地區(qū)某熱電廠粉煤灰，載 體輔料為廣西白泥，基料與輔料重量比4 1 ；粘結(jié)劑工業(yè)水玻璃；重量比吸收劑載體粘結(jié)劑=4:5:1。2.制備工藝(1)將湖泊底泥干燥后篩分除雜，粉煤灰樣品過80目篩，去除大顆粒雜質(zhì)，然后分 別用球磨機進行研磨得到粒徑50 100 μ m的顆粒料，湖泊底泥與粉煤灰按重量比1 1 混合作為載體基料，再將粘土干燥后研磨得到粒徑50 100 μ m的顆粒料作為載體輔料，基 料與輔料按重量比4 1混合后進入球磨機共磨成粒徑5 50 μ m的微粉粒；(2)將研磨后的微粉粒、碳酸鈉及工業(yè)水玻璃均加入水中得到濃度約40%的泥 漿，同時加入0. 5wt%的聚酯系非離子型表面活性劑消泡劑與5wt%左右的陰離子型分散 劑多羧酸碳酸鈉，混合成均勻泥漿；(3)通過噴霧干燥器將泥漿制成粒徑為5 50μπι的球粒；球粒干燥后在 1100-1250°C下煅燒0. 5h得成品。3.吸附效果(1)河道底泥作為吸附劑載體，不僅容易接觸二氧化碳，還能賦予可吸附反應(yīng)所需 水分的親水性和高比表面積。(2)流化床中進行廢氣中二氧化碳俘獲分離實驗，吸收劑對CO2的最大去除率可達到90%左右，且在快速固體循環(huán)過程中抗磨損效果好，經(jīng)過多次循環(huán)基本維持不變。
權(quán)利要求
一種湖泊底泥和粉煤灰共同作為載體的干式CO2吸附劑，其組分包括吸收劑、載體及粘結(jié)劑，其重量比為2～6∶4～8∶1～2，其中吸收劑為碳酸鈉或碳酸鉀，載體包括重量比4∶1的載體基料和輔料，載體基料為重量比1∶1的湖泊底泥與粉煤灰，載體輔料為粘土，粘結(jié)劑為硅酸鈉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種河道底泥作載體的高強度干式再生用CO2吸附劑，其特 征在于所述的吸收劑、載體及粘結(jié)劑的重量比為3 6 1或4 5 1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種河道底泥作載體的高強度干式再生用CO2吸附劑，其特 征在于所述的湖泊底泥為鏡月湖底泥或其他湖泊底泥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種河道底泥作載體的高強度干式再生用CO2吸附劑，其特 征在于所述的粉煤灰為華中地區(qū)某熱電廠粉煤灰或其他電廠粉煤灰。
5.一種湖泊底泥和粉煤灰共同作為載體的干式C02吸附劑的制備方法，包括(1)將湖泊底泥干燥除雜，粉煤灰樣品過80目篩，去除大顆粒雜質(zhì)，然后分別用球磨機 進行研磨得到粒徑50 IOOym的顆粒料，將湖泊底泥與粉煤灰按重量比1 1混合作為 載體基料，再將粘土干燥后研磨得到粒徑50 100 μ m的顆粒料作為載體輔料，基料與輔料 按重量比4 1混合后進入球磨機共磨成粒徑5 50 μ m的微粉粒；(2)將研磨后的微粉粒、吸收劑及粘結(jié)劑重量比2 6 4 8 1 2加入水中，同 時加入消泡劑與分散劑，混合成泥漿；(3)通過噴霧干燥器將泥漿制成粒徑為50 100μ m的球粒，球粒干燥后進行煅燒得成品。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種河道底泥載體的高強度干式再生用co2吸附劑的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中的消泡劑為聚酯系非離子型表面活性劑，用量為 0. 5wt%。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種河道底泥作載體的高強度干式再生用CO2吸附劑的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中的分散劑為陰離子型分散劑多羧酸碳酸鈉，用量為 5wt%。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種河道底泥作載體的高強度干式再生用CO2吸附劑的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中的煅燒工藝為煅燒成型溫度1100-1250°C，燒結(jié)時 間為0. 5h。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種湖泊底泥和粉煤灰共同作為載體的干式CO2吸附劑及其制備方法，其組分包括吸收劑、載體及粘結(jié)劑，其重量比為2～6∶4～8∶1～2，其中吸收劑為碳酸鈉或碳酸鉀，載體包括重量比4∶1的載體基料和輔料，載體基料為重量比1∶1的湖泊底泥與粉煤灰，載體輔料為粘土，粘結(jié)劑為硅酸鈉。制備方法包括以底泥為原料的混合配料、脫水、研磨、干燥成型、燒結(jié)成產(chǎn)品。本發(fā)明以湖泊底泥作為載體既可以解決載體材料問題，又可以處置部分湖泊底泥，實現(xiàn)廢物再利用，底泥本身具有粘性，可減少粘結(jié)劑使用，制備方法簡單實用，成本低，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號B01D53/04GK101837279SQ20101016333
公開日2010年9月22日 申請日期2010年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月29日
發(fā)明者刁永發(fā), 趙海龍, 邰曉燕 申請人:東華大學(xué)