一種低成本高效分離濕氣中CO₂的吸附劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種低成本高效分離濕氣中CO2的吸附劑的制備方法。具體以粉煤灰為原料，采用兩步法制備了高效分離濕氣中CO2的吸附劑。本發(fā)明使用的原料價(jià)格低廉、工藝流程簡單、無廢棄物排放、產(chǎn)品附加值高。
【專利說明】
一種低成本高效分離濕氣中C02的吸附劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境、氣候變化、溫室氣體減排等領(lǐng)域，具體涉及一種低成本高效分離濕氣中CO2的吸附劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來發(fā)展的碳捕集與封存技術(shù)(CCS)被認(rèn)為是未來大規(guī)模減少⑩排放、減緩全球變暖最經(jīng)濟(jì)、可行的方法，已成為國際上的研究熱點(diǎn)和減少⑩排放的重要策略。變壓吸附法因其耗能低、產(chǎn)品純度高、脫附快、操作方便等特點(diǎn)，在CO2分離領(lǐng)域顯示了強(qiáng)大的優(yōu)越性，所占比例越來越大。通常情況下，變壓吸附法以沸石13X為吸附劑，在干燥煙道氣中CO2分離效果較好，但在含水蒸氣的煙道氣中，沸石13X因其強(qiáng)吸水性，對CO2吸附失效，吸附量幾乎為零。由于燃煤電廠等煙道氣中通常都含有大量的水蒸氣，沸石13X的強(qiáng)吸水性極大地提高了 CCS技術(shù)的成本，使其難以大規(guī)模普及應(yīng)用。
[0003]本發(fā)明以粉煤灰為原料，采用兩步法制備出可用于高效分離濕氣中CO2的吸附劑，利用這種吸附劑可大幅降低變壓吸附分離高濕煙道氣中CO2的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明以粉煤灰為原料，采用兩步法制備粉煤灰基吸附劑，可高效分離濕氣中CO2，工藝簡單、生產(chǎn)產(chǎn)本低，產(chǎn)品附加值高。
[0005]具體步驟如下:
將粉煤灰、水和NaOH按質(zhì)量比為(0.5?1.5): (I?3):1混合，并置于100?150°C下水熱反應(yīng)I?4h。然后，加入2?6倍NaOH質(zhì)量的水稀釋后，進(jìn)行過濾，向?yàn)V液中逐滴添加酸溶液將溶液的pH值調(diào)整到9?13。然后向?yàn)V液中分別加入0.1?0.5和0.05?0.5倍NaOH質(zhì)量的KCl和銅源(或釩源、鈦源)。再將所得懸浮液裝入高壓反應(yīng)釜，于170?230°C晶化反應(yīng)8?96 h。經(jīng)過濾、洗滌、烘干，最終得到可高效分離濕氣中CO2的粉煤灰基吸附劑。
[0006]逐滴添加的酸溶液可為鹽酸、稀硫酸等；使用的銅源可為含CuSO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%?10%的稀硫酸溶液，釩源可為V2O5等，鈦源可為銳鈦礦、金紅石等。
【具體實(shí)施方式】
[0007]實(shí)施例1
將粉煤灰、水和NaOH按質(zhì)量比為0.5:1.2:1混合，并置于100°C下水熱反應(yīng)3h。然后，加入2倍NaOH質(zhì)量的水稀釋后，進(jìn)行過濾，向?yàn)V液中逐滴添加稀硫酸將溶液的pH值調(diào)整到10.2。然后，向?yàn)V液中分別加入0.2,0.3和0.5倍NaOH質(zhì)量的KCl、CuS04和質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%的稀硫酸溶液。再將所得懸浮液裝入高壓反應(yīng)釜中，于180°C晶化反應(yīng)96 h。經(jīng)過濾、洗滌、烘干，最終得到可高效分離濕氣中CO2的吸附劑。
[0008]在常溫常壓、相對濕度60%情況下，吸附劑對CO2吸附量達(dá)到2.5mmol/g。
[0009]實(shí)施例2 將粉煤灰、水和NaOH按質(zhì)量比為1.2:1.8:1混合，并置于130°C下水熱反應(yīng)2h。然后，加入4倍NaOH質(zhì)量的水稀釋后，進(jìn)行過濾，向?yàn)V液中逐滴添加鹽酸將溶液的pH值調(diào)整到12。然后，向?yàn)V液中分別加入0.3,0.2和0.6倍NaOH質(zhì)量的KCl、CuS04和質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的稀硫酸溶液。再將所得懸浮液裝入高壓反應(yīng)釜，20(TC晶化反應(yīng)24 h。經(jīng)過濾、洗滌、烘干，最終得到可高效分離濕氣中《)2的粉煤灰基吸附劑。
[0010]在常溫常壓、相對濕度80%情況下，吸附劑對CO2吸附量達(dá)到2.3mmol/g。
[0011]實(shí)施例3
將粉煤灰、水和NaOH按質(zhì)量比為1.5:2:1混合，并置于120 °C下水熱反應(yīng)2h。然后，加入5倍NaOH質(zhì)量的水稀釋后，進(jìn)行過濾，向?yàn)V液中逐滴添加鹽酸將溶液的pH值調(diào)整到11.8。然后，向?yàn)V液中分別加入0.2和0.3倍NaOH質(zhì)量的KCl和五氧化二釩。再將所得懸浮液，裝入高壓反應(yīng)釜，210°C晶化反應(yīng)48 h。經(jīng)過濾、洗滌、烘干，最終得到可高效分離濕氣中CO2的吸附劑。
[0012]在常溫常壓、相對濕度80%情況下，吸附劑對CO2吸附量達(dá)到2 mmol/g以上。
[0013]實(shí)施例4
將粉煤灰、水和NaOH按質(zhì)量比為1:2.2:1混合，并置于120 °C下水熱反應(yīng)2h。然后，加入4倍NaOH質(zhì)量的水稀釋后，進(jìn)行過濾，向?yàn)V液中逐滴添加鹽酸將溶液的pH值調(diào)整到11。然后向?yàn)V液中分別加入0.2和0.3倍NaOH質(zhì)量的KCl和銳鈦礦。再將所得懸浮液裝入高壓反應(yīng)釜，220°C晶化反應(yīng)48h。經(jīng)過濾、洗滌、烘干，最終得到可高效分離濕氣中CO2的粉煤灰基吸附劑。
[0014]在常溫常壓下、相對濕度90%時(shí)，粉煤灰基吸附劑對CO2吸附量達(dá)到3mmol/g以上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低成本高效分離濕氣中CO2的吸附劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟: 將粉煤灰、水和NaOH按質(zhì)量比為(0.5?1.5): (I?3):1混合，并置于100?150 °C下水熱反應(yīng)I?4h;然后，加入2?6倍NaOH質(zhì)量的水稀釋后，進(jìn)行過濾，向?yàn)V液中逐滴添加酸溶液將溶液的pH值調(diào)整到9?13;然后，向?yàn)V液中分別加入0.1?0.5和0.05?0.5倍NaOH質(zhì)量的KCl和銅源(或釩源、鈦源等)；再將所得懸浮液裝入高壓反應(yīng)釜，170?230°C晶化反應(yīng)8?96 h;經(jīng)過濾、洗滌、烘干，最終得到可高效分離濕氣中CO2的吸附劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本高效分離濕氣中CO2的吸附劑的制備方法，其特征在于逐滴添加的酸溶液可為鹽酸、稀硫酸等。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本高效分離濕氣中CO2的吸附劑的制備方法，其特征在于使用的銅源可為CuSO4的稀硫酸溶液，釩源可為V2O5等，鈦源可為銳鈦礦、金紅石等。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低成本高效分離濕氣中CO2的吸附劑的制備方法，其特征在于所述粉煤灰基吸附劑可用于高濕煙道氣等濕氣源中的CO2分離，在常溫常壓、相對濕度90%情況下，粉煤灰基吸附劑對CO2吸附量達(dá)到2mmo I /g以上。
【文檔編號(hào)】B01D53/02GK106076247SQ201610417499
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月13日 公開號(hào)201610417499.5, CN 106076247 A, CN 106076247A, CN 201610417499, CN-A-106076247, CN106076247 A, CN106076247A, CN201610417499, CN201610417499.5
【發(fā)明人】劉麗影, 杜濤, 王玉順, 李剛
【申請人】東北大學(xué)