湖泊底泥和粉煤灰共同作为载体的干式CO₂吸附剂及其制备的制作方法

专利名称：湖泊底泥和粉煤灰共同作为载体的干式CO₂吸附剂及其制备的制作方法
技术领域：
本发明属CO2干式吸收剂及其制备领域，特别是涉及一种湖泊底泥和粉煤灰共同 作为载体的干式CO2吸附剂及其制备。
背景技术：
气候变化已经成为人类可持续发展的头号问题。众所周知，CO2是一种排放量最大 的温室气体。据预测，我国的CO2总排放量将于2020年左右超过美国而成为CO2的头号排 放大国，这样势必会给我国乃至全球带来更加严重的气候和生态环境的负面影响，因此，必 须尽早尽快采取有效措施控制CO2的排放，减缓“温室效应”。考虑到电厂烟气中CO2的分 压低和技术工艺的成熟性，化学吸收法对烟气中CO2的脱除相对而言是一种比较好的选择。 因此利用干法吸收剂通过气固反应脱除CO2的技术具有反应能耗低、循环利用效率高、对设 备无腐蚀、无二次污染且耗水量小等优点，已成为目前的研究热点。但目前干法吸收过程中 载体使用的是AC (活性炭)、Ti02、MgO、Si02、A1203、NaX, CsNaX, CaO等，运行费用较高，不适 合电厂中大规模使用。湖泊底泥是水环境生态系统的重要组成部分，是水土界面物质交替的过渡带，当 湖泊外部污染源得到控制后，含有大量污染质的底泥常成为湖泊水体的主要污染源。目前， 国内治理湖泊底泥污染主要采用环境疏浚技术，疏浚出来的底泥，通常被作为固体废弃物 堆放在贮泥场中，该法不但占用大量土地，还对环境产生二次污染。粉煤灰是燃烧电厂的固 体废物。如果把它弃之，则为废、为害，既侵占土地，又污染水体和大气；如果通过技术进步 开发与利用，则可变废为宝，化害为利，保护环境，造福人类。因此，以湖泊底泥与粉煤灰共 同作为载体既可以解决载体材料问题，又可以处置部分湖泊底泥与粉煤灰，实现废物再利 用。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种河道底泥作载体的干式CO2吸附剂及其制 备，该吸附剂比表面积大、孔隙率好、强度高、耐磨损，特别是对二氧化碳的吸附脱除作用非 常显著，制备方法简单实用，成本低，适合于工业化生产。本发明的一种湖泊底泥和粉煤灰共同作为载体的干式CO2吸附剂，其组分包括吸 收剂、载体及粘结剂，其重量比为2 6 4 8 1 2，其中吸收剂为碳酸钠或碳酸钾， 载体包括重量比4 1的载体基料和辅料，载体基料为重量比1 1的湖泊底泥与粉煤灰， 载体辅料为粘土，粘结剂为液体硅酸钠(工业水玻璃)。所述的吸收剂、载体及粘结剂的重量比为3 6 1或4 5 1。所述的湖泊底泥为镜月湖底泥或其他湖泊底泥。所述的粉煤灰为华中地区某热电厂粉煤灰或其他电厂粉煤灰。本发明的一种湖泊底泥和粉煤灰共同作为载体的干式CO2吸附剂的制备方法，包括(1)将湖泊底泥干燥除杂，粉煤灰样品过80目筛，去除大颗粒杂质，然后分别用球磨机进行研磨得到粒径50 100 μ m的颗粒料，将湖泊底泥与粉煤灰按重量比1 1混合 作为载体基料，再将粘土干燥后研磨得到粒径为50 100 μ m的颗粒料作为载体辅料，基料 与辅料按重量比4 1混合后进入球磨机共磨成粒径5 50 μ m的微粉粒；(2)将研磨后的微粉粒、吸收剂及粘结剂按重量比2 6 4 8 1 2加入水 中，同时加入消泡剂与分散剂，混合成泥浆；(3)通过喷雾干燥器将泥浆制成粒径为50 100 μ m的球粒，球粒干燥后进行煅烧
得成品。所述步骤(2)中的消泡剂为聚酯系非离子型表面活性剂，用量为0. 5wt%。所述步骤(2)中的分散剂为阴离子型分散剂多羧酸碳酸钠，用量为5wt%。所述步骤(3)中的煅烧工艺为煅烧成型温度1100-1250°C，烧结时间为0. 5h。本发明通过湖泊底泥与粉煤灰共同作为载体基料，湖泊底泥与粉煤灰的主要化学 成分包括Si02、Al203等，均具有较大比表面积和较大空隙率；且底泥中还含有K20、N20、Mg0、 CaO, FeO等起助熔作用的熔剂氧化物，及一些发气成分，在物料高温时能够产生气体，以湖 泊底泥作为载体既可以解决载体材料问题，又可以处置部分河道底泥，实现废物再利用，底 泥本身具有粘性，可减少粘结剂使用。粘结剂为硅酸钠，一方面可以起到粘结作用，另一方 面也可以增大Na2O的含量，加大助熔功能，使所需颗粒更易成型。使用粘土作为添加剂，同 时也可以起到粘结作用；且湖泊底泥中含有大量有机物，烧失率较大，吸附剂焙烧过程中， 有机物的烧失使得更多微孔形成，这样有利于增大吸附剂空隙率，增加吸收效率。以难以处 置的湖泊底泥与粉煤灰作为载体合成的吸附剂具有比表面积大、孔隙率好、吸附性好、强度 高、耐磨损等优点，吸收与再生效果显著。同时可以废物再利用，实现以废治废。有益效果(1)本发明比表面积大、孔隙率好、强度高、耐磨损，特别是对二氧化碳的吸附脱除
作用非常显著。(2)本发明制备方法简单实用，成本低，适合于工业化生产。
具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人 员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。实施例11.组分吸收剂碳酸钾；载体载体基料为重量比1 1的镜月湖湖泊底泥和华中地区某热电厂粉煤灰，载 体辅料为广西白泥，基料与辅料重量比4 1 ；粘结剂液体硅酸钠；重量比吸收剂载体粘结剂=3:6:1。
2.制备工艺(1)将湖泊底泥干燥后筛分除杂，粉煤灰样品过80目筛，去除大颗粒杂质，然后分 别用球磨机进行研磨得到粒径50 100 μ m的颗粒料，湖泊底泥与粉煤灰按重量比1 1 混合作为载体基料，再将粘土干燥后研磨得到粒径50 100 μ m的颗粒料作为载体辅料，基 料与辅料按重量比4 1混合后进入球磨机共磨成粒径5 50 μ m的微粉粒；(2)将研磨后的微粉粒、碳酸钾及工业水玻璃均加入水中使泥浆浓度约达到 40%，同时加入0. 5wt%的聚酯系非离子型表面活性剂消泡剂与5wt%左右的阴离子型分 散剂多羧酸碳酸钠，混合成均勻泥浆；(3)通过喷雾干燥器将泥浆制成粒径为5 50μπι的球粒；球粒干燥后在 1100-1250°C下煅烧0. 5h得成品。3.吸附效果(1)河道底泥作为吸附剂载体，不仅容易接触二氧化碳，还能赋予可吸附反应所需 水分的亲水性和高比表面积。(2)流化床中进行废气中二氧化碳俘获分离实验，吸收剂对CO2的最大去除率可达 到90%左右，且在快速固体循环过程中抗磨损效果好，经过多次循环基本维持不变。实施例22.组分吸收剂碳酸钠；载体载体基料为重量比1 1的镜月湖湖泊底泥和华中地区某热电厂粉煤灰，载 体辅料为广西白泥，基料与辅料重量比4 1 ；粘结剂工业水玻璃；重量比吸收剂载体粘结剂=4:5:1。2.制备工艺(1)将湖泊底泥干燥后筛分除杂，粉煤灰样品过80目筛，去除大颗粒杂质，然后分 别用球磨机进行研磨得到粒径50 100 μ m的颗粒料，湖泊底泥与粉煤灰按重量比1 1 混合作为载体基料，再将粘土干燥后研磨得到粒径50 100 μ m的颗粒料作为载体辅料，基 料与辅料按重量比4 1混合后进入球磨机共磨成粒径5 50 μ m的微粉粒；(2)将研磨后的微粉粒、碳酸钠及工业水玻璃均加入水中得到浓度约40%的泥 浆，同时加入0. 5wt%的聚酯系非离子型表面活性剂消泡剂与5wt%左右的阴离子型分散 剂多羧酸碳酸钠，混合成均勻泥浆；(3)通过喷雾干燥器将泥浆制成粒径为5 50μπι的球粒；球粒干燥后在 1100-1250°C下煅烧0. 5h得成品。3.吸附效果(1)河道底泥作为吸附剂载体，不仅容易接触二氧化碳，还能赋予可吸附反应所需 水分的亲水性和高比表面积。(2)流化床中进行废气中二氧化碳俘获分离实验，吸收剂对CO2的最大去除率可达到90%左右，且在快速固体循环过程中抗磨损效果好，经过多次循环基本维持不变。
权利要求
一种湖泊底泥和粉煤灰共同作为载体的干式CO2吸附剂，其组分包括吸收剂、载体及粘结剂，其重量比为2～6∶4～8∶1～2，其中吸收剂为碳酸钠或碳酸钾，载体包括重量比4∶1的载体基料和辅料，载体基料为重量比1∶1的湖泊底泥与粉煤灰，载体辅料为粘土，粘结剂为硅酸钠。
2.根据权利要求1所述的一种河道底泥作载体的高强度干式再生用CO2吸附剂，其特 征在于所述的吸收剂、载体及粘结剂的重量比为3 6 1或4 5 1。
3.根据权利要求1所述的一种河道底泥作载体的高强度干式再生用CO2吸附剂，其特 征在于所述的湖泊底泥为镜月湖底泥或其他湖泊底泥。
4.根据权利要求1所述的一种河道底泥作载体的高强度干式再生用CO2吸附剂，其特 征在于所述的粉煤灰为华中地区某热电厂粉煤灰或其他电厂粉煤灰。
5.一种湖泊底泥和粉煤灰共同作为载体的干式C02吸附剂的制备方法，包括(1)将湖泊底泥干燥除杂，粉煤灰样品过80目筛，去除大颗粒杂质，然后分别用球磨机 进行研磨得到粒径50 IOOym的颗粒料，将湖泊底泥与粉煤灰按重量比1 1混合作为 载体基料，再将粘土干燥后研磨得到粒径50 100 μ m的颗粒料作为载体辅料，基料与辅料 按重量比4 1混合后进入球磨机共磨成粒径5 50 μ m的微粉粒；(2)将研磨后的微粉粒、吸收剂及粘结剂重量比2 6 4 8 1 2加入水中，同 时加入消泡剂与分散剂，混合成泥浆；(3)通过喷雾干燥器将泥浆制成粒径为50 100μ m的球粒，球粒干燥后进行煅烧得成品。
6.根据权利要求4所述的一种河道底泥载体的高强度干式再生用co2吸附剂的制备方法，其特征在于所述步骤(2)中的消泡剂为聚酯系非离子型表面活性剂，用量为 0. 5wt%。
7.根据权利要求4所述的一种河道底泥作载体的高强度干式再生用CO2吸附剂的制备方法，其特征在于所述步骤(2)中的分散剂为阴离子型分散剂多羧酸碳酸钠，用量为 5wt%。
8.根据权利要求4所述的一种河道底泥作载体的高强度干式再生用CO2吸附剂的制备方法，其特征在于所述步骤(3)中的煅烧工艺为煅烧成型温度1100-1250°C，烧结时 间为0. 5h。
全文摘要
本发明涉及一种湖泊底泥和粉煤灰共同作为载体的干式CO2吸附剂及其制备方法，其组分包括吸收剂、载体及粘结剂，其重量比为2～6∶4～8∶1～2，其中吸收剂为碳酸钠或碳酸钾，载体包括重量比4∶1的载体基料和辅料，载体基料为重量比1∶1的湖泊底泥与粉煤灰，载体辅料为粘土，粘结剂为硅酸钠。制备方法包括以底泥为原料的混合配料、脱水、研磨、干燥成型、烧结成产品。本发明以湖泊底泥作为载体既可以解决载体材料问题，又可以处置部分湖泊底泥，实现废物再利用，底泥本身具有粘性，可减少粘结剂使用，制备方法简单实用，成本低，适合于工业化生产。
文档编号B01D53/04GK101837279SQ20101016333
公开日2010年9月22日 申请日期2010年4月29日 优先权日2010年4月29日
发明者刁永发, 赵海龙, 邰晓燕 申请人:东华大学