一种粉煤灰基二氧化碳吸收体系及用于吸收二氧化碳的粉煤灰循环利用方法与流程

本发明属于粉煤灰吸收二氧化碳技术领域，涉及一种粉煤灰基二氧化碳吸收体系及粉煤灰循环利用方法，尤其涉及一种粉煤灰基二氧化碳吸收体系及用于吸收二氧化碳的粉煤灰循环利用方法。

背景技术：

煤炭在我国国民经济建设中占据着绝对的主导作用，且长期占我国一次能源消费总量的比例接近甚至高于70％。在我国煤炭消费中，80％煤炭被用作动力用煤，直接用于燃烧产生热能和动力。但煤炭是一种低品位化石燃料，其燃烧烟气中存在大量硫氧化物、氮氧化物和二氧化碳等污染物。据统计，在我国煤燃烧排放的co、co2、so2、nox和粉尘占总燃料燃烧排放量的比例依次为71％、85％、90％、70％和70％。

随着全球气候变暖加剧，减少二氧化碳等温室气体排放、保护环境成为当前要解决的全球核心问题之一。co2是引起温室效应的主要气体之一，同时也是一种潜在的碳资源，co2作为化工原料、致冷剂、油田增产剂、惰性介质、溶剂和压力源等在国民经济各部门有着广泛的用途。因此，各国都在致力于减少燃烧化石燃料的二氧化碳排放量。实现二氧化碳的减排要经过捕捉、运输、封存、应用、转化等过程，这些过程中捕捉成本约占75％，甚至更高。目前大多数大排放源的co2浓度低于15％，然而小部分(不到2％)基于化石燃料的工业源的co2排放浓度超过95％，所以高浓度源是早期实施二氧化碳捕捉和封存技术(ccs)的潜在对象。目前低浓度源的回收也迫在眉睫，但二氧化碳捕捉材料的缺点是循环使用性能差、有毒、捕获效率低、原材料稀缺、能耗高。因此，新型碳捕捉材料的开发成为研究的重点。

沸石分子筛是天然或人工合成的含碱金属或碱土金属氧化物的结晶硅铝酸盐，有严格的结构和孔隙，孔隙大小因结构差异略有变化，可对不同分子量物质进行分离。沸石分子筛材料的吸附性能主要取决于两方面：一是其丰富的孔道结构和大的比表面积，可为吸附质提供足够的吸附中心；二是其表面的电性质，由阳离子和带负电荷的硅铝氧骨架所构成的沸石分子筛本身是一种极性物质，其表面具有很强的色散力和静电力，表现为对极性(特别是水)、不饱和及易极化分子强大的亲和力。但沸石在吸收水蒸气后对二氧化碳的吸附明显降低，这一缺点限制了其在二氧化碳捕集上的应用。燃煤热电厂烟道气排出的气体主要由约5％～20％的水蒸气和10％～15％的二氧化碳组成，故直接沸石吸附其他易使二氧化碳的吸附量下降，而且常规的合成沸石分子筛主要利用al(oh)3等工业原料，价格昂贵，不易形成规模生产。

因此，如何得的一种开发简易、来源广泛的疏水性沸石，以及提供更加经济环保的循环吸收利用方式，已成为本领域诸多一线研究人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供了一种粉煤灰基二氧化碳吸收体系及粉煤灰循环利用方法，本发明通过电厂内的资源化循环利用，采用粉煤灰作为二氧化碳吸收的基体，能够实现二氧化碳的捕捉和封存，从而应用于燃煤电厂二氧化碳的减排与二氧化碳的直接封存，还能解决粉煤灰的堆存问题，而且原料价格便宜，工艺简单，适于规模化开展和应用。

本发明提供了一种粉煤灰基二氧化碳吸收体系，包括二氧化碳捕获装置和二氧化碳封存装置；

所述二氧化碳捕获装置中包括由粉煤灰处理后，得到的疏水型沸石分子筛吸收基体；

所述二氧化碳封存装置中包括由粉煤灰处理后，得到的滤渣封存基体。

优选的，所述疏水型沸石分子筛吸收基体，按原料质量分数计，包括：

疏水改性沸石分子筛60～70重量份；

硅酸盐水泥15～25重量份；

聚丙烯酰胺1～2重量份；

水；

所述疏水改性沸石分子筛、硅酸盐水泥和聚丙烯酰胺的质量之和与所述水的质量比为5：(1～2)。

优选的，所述沸石分子筛包括13x型沸石分子筛、10x型沸石分子筛、y型沸石分子筛和a型沸石分子筛中的一种或多种；

所述硅酸盐水泥包括ⅰ型硅酸盐水泥和/或ⅰi型硅酸盐水泥；

所述滤渣封存基体中含有金属氧化物。

优选的，所述疏水改性沸石分子筛包括sio2表面疏水改性的沸石分子筛；

所述金属氧化物包括cao、al2o3和mgo中的一种或多种；

所述滤渣封存基体具体为含水的滤渣。

优选的，所述处理为沸石分子筛和滤渣由粉煤灰经处理后，同步得到；

所述处理的具体过程为：

粉煤灰经除铁预处理和碱液处理后，得到滤液和固体混合物，滤液经过晶化后，得到分子筛，固体混合物为滤渣。

优选的，所述粉煤灰基二氧化碳吸收体系还包括二氧化碳脱附装置；

所述二氧化碳捕获装置捕获二氧化碳后，将捕获了二氧化碳的疏水型沸石分子筛吸收基体置于二氧化脱附装置中，将捕获的二氧化碳转移至二氧化碳封存装置中。

本发明还提供了一种粉煤灰循环利用方法，包括以下步骤：

1)将粉煤灰经除铁预处理和碱液处理后，得到滤液和固体混合物；

2)将上述步骤得到的滤液和硅铝酸盐的混合物，进行水热反应晶化后，得到沸石分子筛，再将沸石分子筛和sicl4经过液相沉积后，得到疏水改性沸石分子筛，然后将疏水改性沸石分子筛、硅酸盐水泥、聚丙烯酰胺和水经过固化后，得到疏水型沸石分子筛吸收基体；

上述步骤得到的固体混合物中含有一定量的水分，作为滤渣封存基体；

3)将疏水型沸石分子筛吸收基体置于二氧化碳捕获装置中，将滤渣封存基体置于二氧化碳封存装置中，分别得到含有疏水型沸石分子筛吸收基体的二氧化碳捕获装置和含有滤渣封存基体的二氧化碳封存装置；

4)将上述步骤得到的含有疏水型沸石分子筛吸收基体的二氧化碳捕获装置捕获烟道尾气中的二氧化碳后，再将捕获了二氧化碳的疏水型沸石分子筛吸收基体置于二氧化脱附装置中，通过热蒸汽将捕获的二氧化碳脱附后，送入含有滤渣封存基体的二氧化碳封存装置进行封存。

优选的，所述除铁预处理包括磁选除铁和/或酸液除铁；

所述酸液包括盐酸溶液、硫酸溶液和硝酸溶液中的一种或多种；

所述酸液的浓度为2～4mol·l^-1；

所述酸液除铁的温度为60～70℃；

所述酸液除铁的时间为5～6h；

所述碱液包括氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液；

所述碱液处理具体为水热反应；

所述碱液处理的温度为90～100℃；

所述碱液处理的时间为48～96h。

优选的，所述硅铝酸盐包括可溶性硅酸盐和可溶性铝酸盐；

所述滤液和硅铝盐的混合物中的si和al的摩尔比为2.2～3.3；

所述步骤2)中的水热反应的温度为90～100℃；

所述步骤2)中的水热反应的时间为6～8h；

所述液相沉积的具体步骤为：

将沸石分子筛、sicl4和溶剂混合后，再进行焙烧；

所述沸石分子筛和sicl4的质量比为1：(0.2～0.5)；

所述沸石分子筛和溶剂的质量比为1：(3～5)；

所述混合的时间为5～6h；

所述焙烧的温度为400～500℃。

优选的，所述固化为常温固化；

所述固化的时间为12～24h；

所述烟道包括燃煤热电厂的烟道；

所述脱附的温度为30～50℃；

所述脱附的压力为300～400mpa；

所述封存的温度为40～80℃；

所述封存的二氧化碳分压为1～3mpa；

所述滤渣封存基体的液固比为0.1～1。

本发明提供了一种粉煤灰基二氧化碳吸收体系，包括二氧化碳捕获装置和二氧化碳封存装置；所述二氧化碳捕获装置中包括由粉煤灰处理后，得到的疏水型沸石分子筛吸收基体；所述二氧化碳封存装置中包括由粉煤灰处理后，得到的滤渣封存基体。与现有技术相比，本发明针对现有的二氧化碳吸收问题上，沸石存在吸收水蒸气后对二氧化碳的吸附明显降低，进而限制了其在燃煤热电厂烟道气中的二氧化碳捕集上的应用。而常规的合成沸石分子筛价格昂贵，不易形成规模生产等问题。

本发明研究认为，粉煤灰不仅可为人工合成沸石材料提供大量的sio2和al2o3源，还可为二氧化碳矿化封存提供cao与mgo，所以将粉煤灰废物进行资源化综合循环利用，得到高附加值产品，更加能够满足循环经济发展的战略要求。本发明创造性的得到了一种粉煤灰基二氧化碳吸收体系，通过电厂内的资源化循环利用，以粉煤灰为基体，将其分为两部分进行综合利用，同时得到了二氧化碳捕获装置和二氧化碳封存装置，两者相辅相成，接替使用，从而形成了一套完整的粉煤灰基二氧化碳吸收体系和循环利用方法。本发明实现了粉煤灰为原料的疏水性沸石分子筛高强材料的制备工艺；并分步高效的实现了二氧化碳的处置，也实现了粉煤灰同时应用于燃煤电厂二氧化碳的减排与二氧化碳的直接封存，还能解决粉煤灰的堆存问题。本发明利用固体废物制备储能材料，用于能源回收，实现了资源、能源的回收利用，而且原料价格便宜，工艺简单，条件温和，适于工业化规模化的开展和应用。

实验结果表明，本发明提供的二氧化碳捕获装置中的疏水性沸石分子筛有良好的co2吸附能力，吸附容量可为2.0～4.0mmol/g，粉煤灰碱浸润分离得到的滤渣可封存二氧化碳，碳酸化效率可为40％～80％，co2封存能力为100～300g/kg。

附图说明

图1为本发明提供的粉煤灰循环利用方法的流程示意简图。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。

本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。

本发明所有原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选采用分析纯或二氧化碳吸收材料制备领域常规的纯度即可。

本发明提供了一种粉煤灰基二氧化碳吸收体系，包括二氧化碳捕获装置和二氧化碳封存装置；

所述二氧化碳捕获装置中包括由粉煤灰处理后，得到的疏水型沸石分子筛吸收基体；

所述二氧化碳封存装置中包括由粉煤灰处理后，得到的滤渣封存基体。

本发明所述二氧化碳捕获装置中包括由粉煤灰处理后，得到的疏水型沸石分子筛吸收基体。

本发明原则上对所述疏水型沸石分子筛吸收基体的具体组成没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整，本发明为更好的同时实现二氧化碳的捕捉和封存，提高捕捉和封存的效果，实现资源和能源的回收利用，所述疏水型沸石分子筛吸收基体，按原料质量分数计，优选包括：

疏水改性沸石分子筛60～70重量份；

硅酸盐水泥15～25重量份；

聚丙烯酰胺1～2重量份；

水；

所述疏水改性沸石分子筛、硅酸盐水泥和聚丙烯酰胺的质量之和与所述水的质量比为5：(1～2)。

更具体的，所述疏水改性沸石分子筛的用量优选为60～70重量份，更优选为62～68重量份，更优选为64～66重量份。所述硅酸盐水泥的用量优选为15～25重量份，更优选为17～23重量份，更优选为19～21重量份。所述聚丙烯酰胺的用量优选为1～2重量份，更优选为1.2～1.8重量份，更优选为1.4～1.6重量份。所述疏水改性沸石分子筛、硅酸盐水泥和聚丙烯酰胺的质量之和与所述水的质量比优选为5：(1～2)，更优选为5：(1.2～1.8)，更优选为5：(1.4～1.6)。

本发明原则上对所述沸石分子筛的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整，本发明为更好的同时实现二氧化碳的捕捉和封存，提高捕捉和封存的效果，实现资源和能源的回收利用，所述沸石分子筛优选包括13x型沸石分子筛、10x型沸石分子筛、y型沸石分子筛和a型沸石分子筛中的一种或多种，更优选为13x型沸石分子筛、10x型沸石分子筛、y型沸石分子筛或a型沸石分子筛。

本发明原则上对所述硅酸盐水泥的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整，本发明为更好的同时实现二氧化碳的捕捉和封存，提高捕捉和封存的效果，实现资源和能源的回收利用，所述硅酸盐水泥优选包括ⅰ型硅酸盐水泥和/或ⅰi型硅酸盐水泥，更优选为ⅰ型硅酸盐水泥或ⅰi型硅酸盐水泥。

本发明在疏水型沸石分子筛吸收基体中加入聚丙烯酰胺，可增强基体材料的强度抗压抗折性能，作为基体增强剂。

本发明原则上对所述疏水改性沸石分子筛的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整，本发明为更好的同时实现二氧化碳的捕捉和封存，提高捕捉和封存的效果，实现资源和能源的回收利用，所述疏水改性沸石分子筛优选包括sio2表面疏水改性的沸石分子筛。

本发明所述二氧化碳封存装置中包括由粉煤灰处理后，得到的滤渣封存基体。

本发明原则上对所述粉煤灰处理后，得到的滤渣中的成分没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整，本发明为更好的同时实现二氧化碳的捕捉和封存，提高捕捉和封存的效果，实现资源和能源的回收利用，所述滤渣封存基体中优选含有金属氧化物，即所述滤渣中优选包括金属氧化物，更具体的，所述金属氧化物优选包括cao、al2o3和mgo中的一种或多种，更优选为cao、al2o3和mgo。

本发明原则上对所述滤渣封存基体中的滤渣的形态没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整，本发明为更好的同时实现二氧化碳的捕捉和封存，提高捕捉和封存的效果，实现资源和能源的回收利用，所述滤渣具体优选为含水的滤渣。

本发明原则上对所述滤渣封存基体中的滤渣的含水量没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整，本发明为更好的同时实现二氧化碳的捕捉和封存，提高捕捉和封存的效果，实现资源和能源的回收利用，所述滤渣封存基体的液固比(质量比)优选为0.1～1，更优选为0.3～0.8，更优选为0.5～0.7。

本发明原则上对如何得到所述疏水型沸石分子筛吸收基体和滤渣封存基体，即如何得到沸石分子筛和滤渣的处理方式没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整，本发明为更好的同时实现二氧化碳的捕捉和封存，提高捕捉和封存的效果，实现资源和能源的回收利用，所述处理优选为沸石分子筛和滤渣由粉煤灰经处理后，同步得到，即对粉煤灰进行处理，分别对产物进行不同方式的处理，最后同步得到沸石分子筛和滤渣，并最终得到疏水型沸石分子筛吸收基体和滤渣封存基体。

所述处理的具体过程优选为：

粉煤灰经除铁预处理和碱液处理后，得到滤液和固体混合物，滤液经过晶化后，得到分子筛，固体混合物即为滤渣。

本发明为完整和细化整体循环利用方法，更好的同时实现二氧化碳的捕捉和封存，提高捕捉和封存的效果，实现资源和能源的回收利用，所述粉煤灰基二氧化碳吸收体系还优选包括二氧化碳脱附装置；

更具体的，所述二氧化碳捕获装置捕获二氧化碳后，将捕获了二氧化碳的疏水型沸石分子筛吸收基体置于二氧化脱附装置中，将捕获的二氧化碳转移至二氧化碳封存装置中。

本发明还提供了一种粉煤灰循环利用方法，包括以下步骤：

1)将粉煤灰经除铁预处理和碱液处理后，得到滤液和固体混合物；

2)将上述步骤得到的滤液和硅铝酸盐的混合物，进行水热反应晶化后，得到沸石分子筛，再将沸石分子筛和sicl4经过液相沉积后，得到疏水改性沸石分子筛，然后将疏水改性沸石分子筛、硅酸盐水泥、聚丙烯酰胺和水经过固化后，得到疏水型沸石分子筛吸收基体；

上述步骤得到的固体混合物中含有一定量的水分，作为滤渣封存基体；

3)将疏水型沸石分子筛吸收基体置于二氧化碳捕获装置中，将滤渣封存基体置于二氧化碳封存装置中，分别得到含有疏水型沸石分子筛吸收基体的二氧化碳捕获装置和含有滤渣封存基体的二氧化碳封存装置；

4)将上述步骤得到的含有疏水型沸石分子筛吸收基体的二氧化碳捕获装置捕获烟道尾气中的二氧化碳后，再将捕获了二氧化碳的疏水型沸石分子筛吸收基体置于二氧化脱附装置中，通过热蒸汽将捕获的二氧化碳脱附后，送入含有滤渣封存基体的二氧化碳封存装置进行封存。

本发明对所述粉煤灰循环利用方法中材料的选择、参数范围，以及相应的优选原则，如无特别注明，与前述用于粉煤灰基二氧化碳吸收体系中材料的选择、参数范围，以及相应的优选原则，可以进行对应，在此不再一一赘述。

本发明首先将粉煤灰经除铁预处理和碱液处理后，得到滤液和固体混合物。

本发明原则上对所述除铁预处理的具体工艺没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整，本发明为更好的同时实现二氧化碳的捕捉和封存，提高捕捉和封存的效果，实现资源和能源的回收利用，所述除铁预处理优选包括磁选除铁和/或酸液除铁，更优选为磁选除铁和酸液除铁，更优选为依次进行磁选除铁和酸液除铁。

本发明原则上对所述酸液的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整，本发明为更好的同时实现二氧化碳的捕捉和封存，提高捕捉和封存的效果，实现资源和能源的回收利用，所述酸液优选包括盐酸溶液、硫酸溶液和硝酸溶液中的一种或多种，更优选为盐酸溶液、硫酸溶液或硝酸溶液。

本发明原则上对所述酸液的浓度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整，本发明为更好的同时实现二氧化碳的捕捉和封存，提高捕捉和封存的效果，实现资源和能源的回收利用，所述酸液的浓度优选为2～4mol·l^-1，更优选为2.4～3.6mol·l^-1，更优选为2.8～3.2mol·l^-1。

本发明原则上对所述酸液除铁的温度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整，本发明为更好的同时实现二氧化碳的捕捉和封存，提高捕捉和封存的效果，实现资源和能源的回收利用，所述酸液除铁的温度优选为60～70℃，更优选为62～68℃，更优选为64～66℃。

本发明原则上对所述酸液除铁的时间没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整，本发明为更好的同时实现二氧化碳的捕捉和封存，提高捕捉和封存的效果，实现资源和能源的回收利用，所述酸液除铁的时间优选为5～6h，更优选为5.2～5.8h，更优选为5.4～5.6h。

本发明为完整和细化整体循环利用工艺，更好的同时实现二氧化碳的捕捉和封存，提高捕捉和封存的效果，实现资源和能源的回收利用，所述除铁预处理的具体步骤可以为以下步骤：

将电厂粉煤灰首先进行磁选除铁，然后将粉煤灰与2～4mol·l^-1盐酸水溶液以质量体积比1：(3～4)(更优选为1：(3.2～3.8)，更优选为更优选为1：(3.4～3.6))进行混合，60～70℃条件下反应5～6h，除去活性金属杂质。

本发明原则上对所述碱液的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整，本发明为更好的同时实现二氧化碳的捕捉和封存，提高捕捉和封存的效果，实现资源和能源的回收利用，所述碱液优选包括氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液，更优选为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。

本发明原则上对所述碱液处理的具体工艺没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整，本发明为更好的同时实现二氧化碳的捕捉和封存，提高捕捉和封存的效果，实现资源和能源的回收利用，所述碱液处理的方式具体优选为水热反应。

本发明原则上对所述碱液处理的温度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整，本发明为更好的同时实现二氧化碳的捕捉和封存，提高捕捉和封存的效果，实现资源和能源的回收利用，所述碱液处理的温度优选为90～100℃，更优选为92～98℃，更优选为94～96℃。

本发明原则上对所述碱液处理的时间没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整，本发明为更好的同时实现二氧化碳的捕捉和封存，提高捕捉和封存的效果，实现资源和能源的回收利用，所述碱液处理的时间优选为48～96h，更优选为58～86h，更优选为68～76h。

本发明然后将上述步骤得到的滤液和硅铝酸盐的混合物，进行水热反应晶化后，得到沸石分子筛，再将沸石分子筛和sicl4经过液相沉积后，得到疏水改性沸石分子筛，然后将疏水改性沸石分子筛、硅酸盐水泥、聚丙烯酰胺和水经过固化后，得到疏水型沸石分子筛吸收基体；

上述步骤得到的固体混合物中含有一定量的水分，作为滤渣封存基体。

本发明原则上对所述硅铝酸盐的具体成分没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整，本发明为更好的同时实现二氧化碳的捕捉和封存，提高捕捉和封存的效果，实现资源和能源的回收利用，所述硅铝酸盐优选包括可溶性硅酸盐和可溶性铝酸盐。

本发明原则上对所述滤液和钠铝盐的混合物中的si和al的摩尔比没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整，本发明为更好的同时实现二氧化碳的捕捉和封存，提高捕捉和封存的效果，实现资源和能源的回收利用，所述滤液和硅铝盐的混合物中的si和al的摩尔比优选为2.2～3.3，更优选为2.4～3.1，更优选为2.6～2.9。

本发明原则上对所述步骤2)中的水热反应的温度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整，本发明为更好的同时实现二氧化碳的捕捉和封存，提高捕捉和封存的效果，实现资源和能源的回收利用，所述步骤2)中的水热反应的温度优选为90～100℃，更优选为92～98℃，更优选为94～96℃。

本发明原则上对所述步骤2)中的水热反应的时间没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整，本发明为更好的同时实现二氧化碳的捕捉和封存，提高捕捉和封存的效果，实现资源和能源的回收利用，所述步骤2)中的水热反应的时间优选为6～8h，更优选为6.4～7.6h，更优选为6.8～7.2h。

本发明为完整和细化整体循环利用方法，更好的同时实现二氧化碳的捕捉和封存，提高捕捉和封存的效果，实现资源和能源的回收利用，所述液相沉积的具体步骤优选为：

将沸石分子筛、sicl4和溶剂混合后，再进行焙烧。

更优选为：以环己烷为溶剂，加入sicl4液体，沸石分子筛重量：sicl4重量：环己烷重量＝1：(0.2～0.5)：(3～5)，加盖，振荡5～6h后，烘干，400～500℃焙烧至沸石原本样子。

本发明原则上对所述沸石分子筛和sicl4的质量比没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整，本发明为更好的同时实现二氧化碳的捕捉和封存，提高捕捉和封存的效果，实现资源和能源的回收利用，所述沸石分子筛和sicl4的质量比优选为1：(0.2～0.5)，更优选为1：(0.25～0.45)，更优选为1：(0.3～0.4)。

本发明原则上对所述沸石分子筛和溶剂的质量比没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整，本发明为更好的同时实现二氧化碳的捕捉和封存，提高捕捉和封存的效果，实现资源和能源的回收利用，所述沸石分子筛和溶剂的质量比优选为1：(3～5)，更优选为1：(3.4～4.6)，更优选为1：(3.8～4.2)。

本发明原则上对所述混合的时间没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整，本发明为更好的同时实现二氧化碳的捕捉和封存，提高捕捉和封存的效果，实现资源和能源的回收利用，所述混合的时间优选为5～6h，更优选为5.2～5.8h，更优选为5.4～5.6h。

本发明原则上对所述焙烧的温度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整，本发明为更好的同时实现二氧化碳的捕捉和封存，提高捕捉和封存的效果，实现资源和能源的回收利用，所述焙烧的温度优选为400～500℃，更优选为420～480℃，更优选为440～460℃。

本发明原则上对所述固化的具体工艺没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整，本发明为更好的同时实现二氧化碳的捕捉和封存，提高捕捉和封存的效果，实现资源和能源的回收利用，所述固化优选为常温固化，可以为5～40℃，或者为10～35℃，或者为15～30℃，或者为20～25℃。

本发明原则上对所述固化的时间没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整，本发明为更好的同时实现二氧化碳的捕捉和封存，提高捕捉和封存的效果，实现资源和能源的回收利用，所述固化的时间优选为12～24h，更优选为14～22h，更优选为16～20h

本发明中固体混合物中含有一定量的水分，作为滤渣封存基体。即内部也含有碱，碱浸润。本发明原则上对所述滤渣封存基体(固体混合物)中水的来源和比例没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整，本发明为更好的同时实现二氧化碳的捕捉和封存，提高捕捉和封存的效果，实现资源和能源的回收利用，所述固体混合物中含有的水分可以为初始制备过程中含有的水分，也可以后期进行补充。本发明所述滤渣封存基体的液固比，即固体混合物中含有一定量的水分的一定量，具体优选为0.1～1，更优选为0.3～0.8，更优选为0.5～0.7。

本发明然后将疏水型沸石分子筛吸收基体置于二氧化碳捕获装置中，将滤渣封存基体置于二氧化碳封存装置中，分别得到含有疏水型沸石分子筛吸收基体的二氧化碳捕获装置和含有滤渣封存基体的二氧化碳封存装置。

本发明最后将上述步骤得到的含有疏水型沸石分子筛吸收基体的二氧化碳捕获装置捕获烟道尾气中的二氧化碳后，再将捕获了二氧化碳的疏水型沸石分子筛吸收基体置于二氧化脱附装置中，通过热蒸汽将捕获的二氧化碳脱附后，送入含有滤渣封存基体的二氧化碳封存装置进行封存。

本发明原则上对所述烟道的具体选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整，本发明为更好的同时实现二氧化碳的捕捉和封存，提高捕捉和封存的效果，实现资源和能源的回收利用，所述烟道优选包括燃煤热电厂的烟道，即所述烟道尾气优选为燃煤热电厂的烟道尾气。

本发明原则上对所述脱附的温度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整，本发明为更好的同时实现二氧化碳的捕捉和封存，提高捕捉和封存的效果，实现资源和能源的回收利用，所述脱附的温度优选为30～50℃，更优选为34～46℃，更优选为38～42℃。

本发明原则上对所述脱附的压力没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整，本发明为更好的同时实现二氧化碳的捕捉和封存，提高捕捉和封存的效果，实现资源和能源的回收利用，所述脱附的压力优选为300～400mpa，更优选为320～380mpa，更优选为340～360mpa。

本发明原则上对所述封存的温度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整，本发明为更好的同时实现二氧化碳的捕捉和封存，提高捕捉和封存的效果，实现资源和能源的回收利用，所述封存的温度优选为40～80℃，更优选为45～75℃，更优选为50～70℃，更优选为55～65℃。

本发明原则上对所述封存的二氧化碳分压的压力没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际应用情况、原料情况以及产品要求进行选择和调整，本发明为更好的同时实现二氧化碳的捕捉和封存，提高捕捉和封存的效果，实现资源和能源的回收利用，所述封存的二氧化碳分压优选为1～3mpa，更优选为1.4～2.6mpa，更优选为1.8～2.2mpa。

本发明为完整和细化整体循环利用方法，更好的同时实现二氧化碳的捕捉和封存，提高捕捉和封存的效果，实现资源和能源的回收利用，所述粉煤灰循环利用方法的具体步骤可以为以下步骤：

首先将粉煤灰进行除铁预处理，可去除其中的氧化铁成分，接着粉煤灰与naoh溶液按一定比例混合，水热反应一段时间，将反应物过滤分离出滤液和固体混合物。

该滤液为富硅溶液，作为二氧化碳捕获材料原料。用分光光度计测试溶液中si⁴⁺浓度，向其中添加钠铝盐，添加调节si/al物质的量比在2.2～3.3之间，继续水热反应晶化，结束后过滤，洗涤，烘干可得到13x型沸石分子筛。通过sicl4化学液相沉积法，使sicl4进入沸石孔道，与内表面羟基反应，产生的sio2涂层覆盖沸石表面al-oh和si-oh等亲水中心，从而达到沸石表面的疏水化。再将沸石分子筛和硅酸盐水泥、聚丙烯酰胺、水驻入模具中，固化即得高强度疏水沸石固体块，置于捕获装置中。

而固体混合物则作为直接矿化封存二氧化碳原料。将固体混合物于水中浸润，置于封存装置里面，作为填料。

参看图1，图1为本发明提供的粉煤灰循环利用方法的流程示意简图。

本发明上述步骤提供了一种粉煤灰基二氧化碳吸收体系及用于吸收二氧化碳的粉煤灰循环利用方法，通过电厂内的资源化循环利用，以粉煤灰为基体，将其分为两部分进行综合利用，同时得到了二氧化碳捕获装置和二氧化碳封存装置，两者相辅相成，接替使用，从而形成了一套完整的粉煤灰基二氧化碳吸收体系和循环利用方法。

本发明以粉煤灰为基体，实现了粉煤灰为原料的疏水性沸石分子筛高强材料的制备工艺；并分步高效的实现了二氧化碳的处置，也实现了粉煤灰同时应用于燃煤电厂二氧化碳的减排与二氧化碳的直接封存，还能解决粉煤灰的堆存问题。当高强度沸石固体块吸收燃煤热电厂烟道的二氧化碳，再通过电厂的余热于脱附装置中进行捕获材料脱附，进而进入封存装置进行封存，节约了捕获与封存这两步中间的运输、储存的过程，实现资源与能源的高度利用。本发明利用固体废物制备储能材料，用于能源回收，实现了资源、能源的回收利用，而且原料价格便宜，工艺简单，条件温和，适于工业化规模化的开展和应用。

实验结果表明，本发明提供的二氧化碳捕获装置中的疏水性沸石分子筛有良好的co2吸附能力，吸附容量可为2.0～4.0mmol/g，粉煤灰碱浸润分离得到的滤渣可封存二氧化碳，碳酸化效率可为40％～80％，co2封存能力为100～300g/kg。

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种粉煤灰基二氧化碳吸收体系及粉煤灰循环利用方法进行详细描述，但是应当理解，这些实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制，本发明的保护范围也不限于下述的实施例。

实施例1

首先将电厂粉煤灰进行除铁预处理，将粉煤灰与2mol·l^-1盐酸水溶液以质量体积比1：3.2进行混合，60～70℃条件下反应6h，除去活性金属杂质。接着粉煤灰与2mol/lnaoh溶液混合，水热反应温度为90℃，反应6h，将反应物过滤分离出滤液和固体混合物。该滤液为富硅溶液，作为沸石分子筛的原料。用分光光度计测试溶液中si⁴⁺浓度，向其中添加硅铝酸钠，添加调节si/al物质的量比在2.8，继续水热反应晶化，晶化温度为90℃，晶化时间为2d，过滤，洗涤，烘干可得到13x型沸石分子筛。以环己烷为溶剂，加入sicl4液体，沸石分子筛重量：sicl4重量：环己烷重量＝1：0.5：5，加盖，振荡6h后，烘干，400℃焙烧至沸石原本样子。再将60重量份沸石分子筛和20重量份硅酸盐水泥、1份聚丙烯酰胺，与占固体物料质量的0.35的水混合驻入模具中，室温固化24h。制备得到疏水性的13x型沸石分子筛。

对本发明实施例1制备的疏水性的13x型沸石分子筛进行性能检测，结果表明，co2吸附容量可为2.4mmol/g。

将上述步骤得到的固体混合物，测定液固比为0.2，作为滤渣封存基体，到二氧化碳封存装置。

将上述步骤得到的疏水性13x型沸石分子筛作为疏水型沸石分子筛吸收基体，作为固体填料置于吸收塔内，到二氧化碳捕获装置。

含高浓度二氧化碳的燃煤热电厂的烟道气进入吸收塔内，经由二氧化碳捕获装置吸收二氧化碳，其余尾气排出或进入尾气处理装置。运行一段时间，吸收塔内填料的二氧化碳浓度饱和。将吸附着二氧化碳固体填料转移至解吸塔内，在50℃热蒸汽，300mpa工况的进行脱附。脱附后的气体通入含有滤渣封存基体的二氧化碳封存装置，于1mpa二氧化碳分压，40℃进行封存。

对本发明上述捕获、脱附和封存的过程进行性能检测。

结果表明，粉煤灰碱浸润分离得到的滤渣可封存二氧化碳，碳酸化效率可为50％，co2封存能力为180g/kg。

实施例2

首先将电厂粉煤灰进行除铁预处理，将粉煤灰与4mol·l^-1盐酸水溶液以质量体积比1：3.2进行混合，60～70℃条件下反应6h，除去活性金属杂质。接着粉煤灰与2mol/lnaoh溶液混合，水热反应温度为90℃，反应10h，将反应物过滤分离出滤液和固体混合物。该滤液为富硅溶液，作为沸石分子筛的原料。用分光光度计测试溶液中si⁴⁺浓度，向其中添加钠铝盐，添加调节si/al物质的量比在3.0，继续水热反应晶化，晶化温度为100℃，晶化时间为2d，过滤，洗涤，烘干可得到13x型沸石分子筛。以环己烷为溶剂，加入sicl4液体，沸石分子筛重量：sicl4重量：环己烷重量＝1：0.5：5，加盖，振荡6h后，烘干，500℃焙烧至沸石原本样子。再将60重量份沸石分子筛和20重量份硅酸盐水泥、2份聚丙烯酰胺，与占固体物料质量的0.35的水混合驻入模具中，固化。制备得到疏水性的y型沸石分子筛。

对本发明实施例2制备的疏水性的y型沸石分子筛进行性能检测，结果表明，co2吸附容量可为2.2mmol/g。

将上述步骤得到的固体混合物，测定液固比为0.1，作为滤渣封存基体，到二氧化碳封存装置。

将上述步骤得到的疏水性13x型沸石分子筛作为疏水型沸石分子筛吸收基体，作为固体填料置于吸收塔内，得到二氧化碳捕获装置。

含高浓度二氧化碳的燃煤热电厂的烟道气进入吸收塔内，经由二氧化碳捕获装置吸收二氧化碳，其余尾气排出或进入尾气处理装置。运行一段时间，吸收塔内填料的二氧化碳浓度饱和。将吸附着二氧化碳固体填料转移至解吸塔内，在50℃热蒸汽，300mpa工况的进行脱附。脱附后的气体通入含有滤渣封存基体的二氧化碳封存装置，于1mpa二氧化碳分压，40℃进行封存。

对本发明上述捕获、脱附和封存的过程进行性能检测。

结果表明，粉煤灰碱浸润分离得到的滤渣可封存二氧化碳，碳酸化效率可为62％，co2封存能力为210g/kg。

实施例3

首先将电厂粉煤灰进行除铁预处理，将粉煤灰与3mol·l^-1盐酸水溶液以质量体积比1：3.2进行混合，60～70℃条件下反应6h，除去活性金属杂质。接着粉煤灰与2mol/lnaoh溶液混合，水热反应温度为90℃，反应9h，将反应物过滤分离出滤液和固体混合物。该滤液为富硅溶液，作为沸石分子筛的原料。用分光光度计测试溶液中si⁴⁺浓度，向其中添加钠铝盐，添加调节si/al物质的量比在3.0，继续水热反应晶化，晶化温度为100℃，晶化时间为2d，过滤，洗涤，烘干可得到13x型沸石分子筛。以环己烷为溶剂，加入sicl4液体，沸石分子筛重量：sicl4重量：环己烷重量＝1：0.5：5，加盖，振荡6h后，烘干，500℃焙烧至沸石原本样子。再将60重量份沸石分子筛和20重量份硅酸盐水泥、1份聚丙烯酰胺，与占固体物料质量的0.35的水混合驻入模具中，固化。制备得到疏水性的y型沸石分子筛。

对本发明实施例3制备的疏水性的y型沸石分子筛进行性能检测，结果表明，co2吸附容量可为2.6mmol/g。

将上述步骤得到的固体混合物，测定液固比为0.2，作为滤渣封存基体，到二氧化碳封存装置。

将上述步骤得到的疏水性13x型沸石分子筛作为疏水型沸石分子筛吸收基体，作为固体填料置于吸收塔内，得到二氧化碳捕获装置。

含高浓度二氧化碳的燃煤热电厂的烟道气进入吸收塔内，经由二氧化碳捕获装置吸收二氧化碳，其余尾气排出或进入尾气处理装置。运行一段时间，吸收塔内填料的二氧化碳浓度饱和。将吸附着二氧化碳固体填料转移至解吸塔内，在50℃热蒸汽，300mpa工况的进行脱附。脱附后的气体通入含有滤渣封存基体的二氧化碳封存装置，于1mpa二氧化碳分压，40℃进行封存。

对本发明上述捕获、脱附和封存的过程进行性能检测。

结果表明，粉煤灰碱浸润分离得到的滤渣可封存二氧化碳，碳酸化效率可为68％，co2封存能力为250g/kg。

以上对本发明提供的一种粉煤灰基二氧化碳吸收体系及用于吸收二氧化碳的粉煤灰循环利用方法进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有不是不同于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。