的水合-煅烧改性方法
【技术领域】
[0001]本发明属于材料技术领域，具体涉及一种用于吸收高温二氧化碳的硅酸锂材料的改性制备方法，该材料可用于吸收化石燃料电厂、水泥窖等烟道中排放的二氧化碳。
【背景技术】
[0002]随着现代工业的迅猛发展，化石能源消耗量逐年递增，其利用过程中排放的大量CO2造成了严重的温室效应。化石燃料电厂是CO2的主要排放来源，且其高温炉中排放的⑶2温度较高，高温烟气循环脱除方法可以避免CO2分离之前的降温处理，减少CO2捕集分离过程中的能量损失，实现节能减排的需求。因而合成高温下能够可逆吸收CO2的优良材料，对减少化石燃料电厂燃烧过程中CO2气体的排放，具有重要的理论意义和实际应用价值。硅酸锂材料被认为是用于高温吸附CO2的最好材料之一，它具有较高的吸收容量，在高温下具有良好的可循环性，为减少从高温炉中排放的CO2提供了新途径。
[0003]Li4S14吸附剂的制备方法主要包括高温固体合成法、溶胶-凝胶法以及沉淀法等。近年来，各国研究者结果表明减小颗粒尺寸、增大颗粒比表面积、提高材料活性，能有效提高Li4S14材料的吸附性能。尽管溶胶-凝胶法所合成的样品颗粒较细，相较于固相法而言，其制备成本高，合成时间长。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种高温CO2吸附材料Li4S14的水合-煅烧改性方法，改性成本低廉且改性后对CO2的吸附效果好。
[0005]本发明的技术方案是:一种高温CO2吸附材料Li4S14的水合-煅烧法改性方法，对固相法合成硅酸锂粉末采用水合-煅烧方法进行改性，水合温度为80?100°C，煅烧温度为700 °C?900 °C，煅烧时间为2h?6h，所述吸附材料平均粒径小于50微米，吸收容量大于25%，经15次循环后吸收容量无明显衰减。
[0006]所述的固相法合成硅酸锂粉末的具体方法为:碳酸锂和二氧化硅混合均匀酒精研磨干燥后再高温煅烧得到硅酸锂粉末。
[0007]所述的水合-煅烧方法具体为:将固相法合成硅酸锂粉末加入水中，水浴不断搅拌下反应充分后，烘干，再煅烧。
[0008]水合过程中，保持水量不变。
[0009]所述的Li4S14高温CO2吸附剂的水合-煅烧法改性方法得到的Li4S14高温0)2吸附剂，对固相法合成硅酸锂采用水合-煅烧方法进行改性，水合温度为80?100°C，煅烧温度为7000C?9000C，煅烧时间为2h?6h，所述吸附剂平均粒径小于50微米，吸收容量大于25%，经15次循环吸附解吸循环后吸收容量无明显衰减。
[0010]有益效果:
[0011](I)吸附剂采用水合改性，方法简单，价格低廉。水合过程中需不断搅拌，且避免水分蒸发。
[0012](2)改性后的吸附剂孔隙结构更加丰富，具有较高的二氧化碳吸附速度和较大的吸附量。可以对水泥窑，玻璃厂等尾气烟道中排放的大量高温二氧化碳进行直接吸收。
[0013](3)循环使用性能良好，经15次循环吸附/解吸循环后仍具有较好的吸附性能。
【附图说明】
[0014]图1.实施例1中，改性前后硅酸锂样品吸附CO2热重曲线。
[0015]图2.实施例1中，改性前后硅酸锂样品吸收/解吸循环性能。
[0016]图3.实施例1中，改性前后的硅酸锂样品电子显微图。
【具体实施方式】
[0017]实施例1
[0018]将摩尔比为2: I的碳酸锂和二氧化硅混合均匀，加入适量酒精研磨混合，然后进行干燥。在800°C下将混合后粉末放入马弗炉中进行煅烧4小时得到硅酸锂粉末。将制得的硅酸锂粉末(l_2g)放入500ml盛满水的烧杯中，而后将烧杯置于80°C的水浴锅中不断搅拌，Sh后取出，于105°C下烘干。将烘干后的粉状物再次放入马弗炉中，800°C下煅烧4h，得到硅酸锂粉末。
[0019]将改性前后的硅酸锂粉末放入热重分析仪，在99.999%N2气氛中，以ΙΟΚ/min的升温速率升温至680 0C，而后切换至99.999 %⑶2气氛中，在680°C下恒温2h进行CO2吸收反应，所得热重曲线如附图1所示，改性前后的硅酸锂样品最大吸附量分别为23.8%、30.3%。
[0020]将改性前后的硅酸锂粉末在双温区管式炉中，进行多次循环吸附测试，测试方法如下:吸收和解吸循环试验过程中，分别通入COdPN2，流量均为1.0L/min，所对应炉膛温度分为设定为680°C、80(TC。测试过程中将样品称重并均匀铺在刚玉方舟内形成薄层，在6800C碳酸化炉内反应30min后，称重，然后进入煅烧炉内煅烧1min，如此反复进行试验。经过15次循环，CO2的吸收量如图2所示。改性后W-Li4Si04、改性前S-Li4S14样品吸收率分别维持在27 %、11 %左右，样品中的吸收容量没有出现明显衰减。
[0021]采用扫描电子显微镜，对改性前后的硅酸锂粉末进行观察，如附图3所示，其中(a)为改性前(b)为改性后SEM图，由图可见采用水合-煅烧改性后，颗粒的平均粒径由原来的200μηι 减小到 50μηι。
[0022]实施例2
[0023]参考实例I进行水合-煅烧制备硅酸锂吸附剂，并在相同条件下进行CO2吸附测试，所不同的是，水合温度为100°C，水合时间为4h，得到CO2吸收容量为29 J%。
[0024]实施例3
[0025]参考实例I进行水合-煅烧制备硅酸锂吸附剂，并在相同条件下进行CO2吸附测试，所不同的是，煅烧时间为2h、6h，得到CO2吸收容量为32.3 %、25.5 %。
【主权项】
1.一种高温CO2吸附材料Li4S14的水合-煅烧改性方法，其特征在于:对固相法合成硅酸锂粉末采用水合-煅烧方法进行改性，水合温度为80?100°C，煅烧温度为7000C?900 V，煅烧时间为2h?6h，所述吸附材料平均粒径小于50微米，吸收容量大于25%，经15次循环吸附解吸循环后吸收容量无明显衰减。2.根据权利要求1所述的高温CO2吸附材料Li4S14的水合-煅烧改性方法，其特征在于:所述的固相法合成硅酸锂粉末的具体方法为:碳酸锂和二氧化硅混合均匀酒精研磨干燥后再高温煅烧得到硅酸锂粉末。3.根据权利要求1所述的高温CO2吸附材料Li4S14的水合-煅烧改性方法，其特征在于:所述的水合-煅烧方法具体为:将固相法合成硅酸锂粉末加入水中，水浴不断搅拌下反应充分后，烘干，再煅烧。4.根据权利要求1所述的高温CO2吸附材料Li4S14的水合-煅烧改性方法，其特征在于:水合过程中，保持水量不变。5.根据权利要求1?4任一所述的高温CO2吸附材料Li4S14的水合-煅烧改性方法得到的Li4S14,其特征在于:对固相法合成硅酸锂采用水合-煅烧方法进行改性，水合温度为80?^^^，煅烧温度为?。。！:?900°C，煅烧时间为2h?6h，Li4Si04平均粒径小于50微米，吸收容量大于25%，经15次循环后吸收容量无明显衰减。
【专利摘要】本发明涉及到一种高温CO2吸附材料Li4SiO4的水合-煅烧改性方法。对固相法合成硅酸锂粉末采用水合-煅烧方法进行改性，水合温度为80～100℃，煅烧温度为700℃～900℃，煅烧时间为2h～6h，所述吸附剂平均粒径小于50微米，吸收容量大于25％，经15次循环后吸收容量无明显衰减。本发明改性后制备的硅酸锂材料孔隙结构更加丰富，具有较高的二氧化碳吸附速率和吸收容量，循环吸附性能良好。
【IPC分类】B01J20/10, B01J20/30, B01D53/02
【公开号】CN105664841
【申请号】CN201610024991
【发明人】王珂, 尹泽光, 周忠昀, 苏震, 孙吉
【申请人】中国矿业大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年1月14日