一種堿性水合物凝膠微粉及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)保材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種堿性水合物凝膠微粉及其制備方法 與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 來源于化石燃料燃燒所產(chǎn)生的C02, S02, N0X，H2S等有害氣體是導(dǎo)致全球變暖和酸 雨形成等環(huán)境問題的主要原因，在大力倡導(dǎo)低碳生活，健康生活的今天，捕獲大氣中的酸性 氣體對環(huán)境和經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展有重要意義。
[0003] 0)2排放源有分散性和集中型兩種?，F(xiàn)有的技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)對分散型CO 2排放源的 CO2捕獲，因而CO2捕獲主要是應(yīng)用于化石燃料電廠、水泥廠、鋼鐵廠、合成氨廠、煉油廠等 CO2集中排放源。目前用于捕獲分離CO 2的方法有化學(xué)法、物理法以及生物法，這些方法有 其各自不同的適用范圍，其中以化學(xué)吸收法研宄最為廣泛，也最受商業(yè)市場的青睞。醇胺溶 液和碳酸鹽溶液是化學(xué)吸收法最常用的兩種吸收劑，這兩種溶液對二氧化碳吸收量大，操 作成本較低，適合大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，但其對設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，再生能耗較高。工業(yè)應(yīng)用中，一 般會采用加入添加劑來降低對設(shè)備的腐蝕以及再生能耗。
[0004] so2，nox，h2s是形成酸雨的三種主要?dú)怏w，嚴(yán)重影響著人們身體和生活健康。目前， 國內(nèi)煙氣脫硫技術(shù)種類繁多，按照吸收劑的狀態(tài)分為干法脫硫，半干法脫硫和濕法脫硫。干 法脫硫過程中無廢水、廢酸的排出，有效減少了二次污染，但其脫硫效率相對較低，且設(shè)備 龐大。濕法脫硫采用液體吸收劑洗滌煙氣以除去SO 2，所用設(shè)備比較簡單，操作容易，脫硫效 率高，但脫硫后煙氣溫度較低，對設(shè)備的腐蝕較干法嚴(yán)重。煙氣脫硝技術(shù)目前以干法為主， 主要有SCR和SNCR兩種工藝，而現(xiàn)階段脫硫與脫硝往往分開處理，雖然工業(yè)上脫硫與脫硝 已經(jīng)實(shí)現(xiàn)一體化，但都僅僅是將兩種有害氣體的處理單元進(jìn)行簡單的聯(lián)合，如石灰石-石 膏法，這種聯(lián)合處理技術(shù)雖然具有較理想的處理效果，但是設(shè)備投資大，成本相對較高。
[0005] 總的來說，現(xiàn)存的處理方法都存在著不同程度的問題，如吸收速率慢、再生能耗 高、吸收效率低、吸收劑的損失大、設(shè)備投資大、運(yùn)行成本高、吸收劑對設(shè)備的腐蝕性強(qiáng)等。 這些問題直接或間接地影響了其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。因而急需開發(fā)一種吸收性能好、再 生能耗低、設(shè)備腐蝕小、投資和運(yùn)營成本低的新途徑，新方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決以上現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種堿性 水合物凝膠微粉。
[0007] 本發(fā)明的另一目的在于提供上述堿性水合物凝膠微粉的制備方法。
[0008] 本發(fā)明的再一目的在于提供上述堿性水合物凝膠微粉在酸性氣體吸收中的應(yīng)用。
[0009] 本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0010] 一種堿性水合物凝膠微粉，由100質(zhì)量份的堿性化合物、10~50質(zhì)量份的水、 0. 5~10質(zhì)量份凝膠增強(qiáng)劑以及0. 5~10質(zhì)量份的表面改性劑組成。
[0011] 所述的堿性化合物優(yōu)選 Li2C03、Na2C03、K2C0 3、MgC03、Ca (OH) 2、NaOH、KOH、Ba (OH) 2、 Mg(OH)2，以及單乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的一種或兩種以上的混合物。
[0012] 所述的凝膠增強(qiáng)劑優(yōu)選聚丙烯酸粉末、聚丙烯酰胺粉末、明膠和水玻璃中的一種 或兩種以上的混合物。
[0013] 所述的表面改性劑優(yōu)選納米^氧化娃、石墨條、十^烷基硫酸納、十八烷基漠化按 中的一種或兩種以上的混合物。
[0014] 上述堿性水合物凝膠微粉的制備方法，包括以下步驟：將100質(zhì)量份的堿性化合 物、10~50質(zhì)量份的水、0. 5~10質(zhì)量份凝膠增強(qiáng)劑以及0. 5~10質(zhì)量份的表面改性劑 混合均勻，得到高分散超細(xì)堿性水合物凝膠微粉。
[0015] 上述堿性水合物凝膠微粉在酸性氣體吸收中的應(yīng)用。
[0016] 所述的酸性氣體是指C02、S02、NOdP H 2S中的一種或兩種以上的混合氣體。
[0017] 本發(fā)明的原理為：堿性水合物凝膠微粉對酸性氣體的吸收屬于氣液固反應(yīng)過程， 反應(yīng)分為三個過程，一是酸性氣體分子向吸收劑表面及內(nèi)部擴(kuò)散；二是吸收劑對酸性氣體 的物理吸附過程；三是吸附劑分子與酸性氣體分子的化學(xué)作用過程。在水的存在下，酸性氣 體溶解于包裹在微粉內(nèi)部的水中形成酸液，進(jìn)而與堿性水合物反應(yīng)從而達(dá)到酸性氣體吸收 的目的。本發(fā)明所提供的堿性水合物凝膠微粉具有高分散、高比表面積以及多孔結(jié)構(gòu)的特 點(diǎn)，為酸性氣體提供了足夠的吸附位點(diǎn)，吸收反應(yīng)在常溫常壓下即可進(jìn)行，反應(yīng)速度快，氣 體吸附量大。同時本發(fā)明采用凝膠增強(qiáng)劑在顆粒內(nèi)部形成牢固的網(wǎng)狀支撐結(jié)構(gòu)從而提高了 材料的穩(wěn)定性，利用表面改性劑使得吸收劑微粉具有良好的分散性，同時增加了氣體接觸 面積從而極大提高了材料對酸性氣體的吸收性能。
[0018] 本發(fā)明的產(chǎn)物具有如下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：
[0019] (1)本發(fā)明的堿性水合物凝膠微粉具有酸性氣體吸附量大、吸附速度快和穩(wěn)定性 好的優(yōu)點(diǎn)；
[0020] (2)本發(fā)明的堿性水合物凝膠微粉具有對設(shè)備腐蝕性小，可再生以及再生能耗低 的優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0022] 實(shí)施例1
[0023] 本實(shí)施例的一種質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%的Na2CO3堿性水合物凝膠微粉，由3. 5g似20)3粉 末、Ig水、0. 2g聚丙烯酸粉末和0. 3g納米SiO2粉末經(jīng)混合均勻制備得到。
[0024] 本實(shí)施例的堿性水合物凝膠微粉來捕捉CO2氣體，記錄下一定時間間隔CO 2吸收 量，結(jié)果如表1所示。
[0025] 實(shí)施例2
[0026] 本實(shí)施例的一種質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%的K2CO3堿性水合物凝膠微粉，由4. 25g K 20)3粉 末、0. 5g水、0. 15g聚丙稀酸粉末和0.1 g納米SiO2粉末經(jīng)混合均勾制備得到。
[0027] 本實(shí)施例的堿性水合物凝膠微粉來捕捉CO2氣體，記錄下一定時間間隔CO 2吸收 量，結(jié)果如表1所示。
[0028] 實(shí)施例3
[0029] 本實(shí)施例的一種質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80 %的Ca (OH) 2堿性水合物凝膠微粉，由4g Ca (OH) 2 粉末、0. 7g水、0.1 g聚丙稀酰胺粉末、0.1 g石墨稀粉末以及0.1 g納米5;[02粉末經(jīng)混合均勾 制備得到。
[0030] 本實(shí)施例的堿性水合物凝膠微粉來捕捉CO2氣體，記錄下一定時間間隔CO 2吸收 量，結(jié)果如表1所示。
[0031] 實(shí)施例4
[0032] 本實(shí)施例的一種含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60 %的Ca (OH) 2和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20 %的K 2C03堿性水 合物凝膠微粉，由3g Ca (OH)2粉末、I