专利名称：一种制备二氧化碳高温吸收剂的方法
技术领域：
本发明涉及一种采用微波煅烧制备二氧化碳吸收剂的方法，属于环境污染防治综 合利用领域。
背景技术：
如何有效控制二氧化碳浓度的增长是目前各国面临的一个重大问题。随着我国经 济的发展，对能源的需求量不断增大，化石燃料在今后的几十年内还将会是主要的能源。而 化石燃料燃烧工业尾气是二氧化碳的主要排放源，仅仅化石燃料火电厂的排放量约占二氧 化碳排放总量的三分之一。因此，控制化石燃料火电厂、水煤气重整制氢工业、炼油厂等工 业中的尾气二氧化碳排放至关重要。这些工业尾气具有二氧化碳排放温度高、排量大及混 合有其他气体等特点。以往吸收上述工业尾气中的二氧化碳的方法主要分为物理吸收法和 化学吸收法两种。如何选择一种在高温下可直接吸收二氧化碳的材料，成为人们一直探讨 的问题。高温吸收二氧化碳的常用固体吸收材料为氧化钙。也有用水滑石、白云石等天 然矿物为高温二氧化碳吸收剂，但其吸收率很低。由于氧化钙吸收材料来源丰富、制备 成本低、二氧化碳吸收容量大等优点，一直都受到各国研究者的重视。但由于氧化钙与 二氧化碳反应生成的碳酸钙在高温下极不稳定，易受热分解而造成吸附剂微观结构的 变化，从而导致循环吸收率降低很快。这是氧化钙吸收材料难以工业化的一个重要原 因。为解决这个问题，人们做了很多研究工作。1)增加氧化钙吸收材料的比表面积，研 究表明纳米氧化钙吸收材料循环稳定性优于微米氧化钙吸收材料(Li ZS, et al. Energ. Fuel. 2005,19,1447 ；Wu SF, et al. Ind. Eng. Chem. Res. 2008，47，180)。2)采用不同的方 法引入第二相金属氧化物等助剂以提高氧化钙的吸收稳定性(Dobner S，et al. Ind. Eng. Chem.，Process Des. De. 1977，16，479 ；Li ZS, et al. Energ. Fuel. 2005，19，1447 ；Feng B, et al. Energ. Fuel. 2006,20,2417 ；Li Y, et al.Fuel Process. Technol. 2008,89(12), 1461 ；Li Y, et al.Fuel2009,88,697 ；Li Y, et al.Chem. Eng. Technol. 2009, 32, 548 ； CN 101376096A ；CN1762572A ；CN 1676210A)。3)利用不同钙基前躯体制备氧化钙吸收材 料，其吸收稳定性的差别较大，源于有机钙盐制备的氧化钙吸收材料具有优异的吸收稳定 性(Baker R. J. Appl. Chem. Biotechnol. 1974，24，221 ；Lu, H, et al. 2006，Ind. Eng. Chem. Res. 45,3944 ；LuH, et al. Ind. Eng. Chem. Res. 2008,47,6216 ；Liu WQ, et al. Environ Sci Technol2010,44,841)。显然采用有机钙盐制备稳定高效的氧化钙吸收剂是一种较简单实 用的方法，但目前所用的有机钙盐前躯体基本上来源于化学合成，对环境的污染严重，并且 都采用常规的马弗炉加热的方式决定了其能耗较高。禽类蛋壳是由有机质和碳酸钙通过天然自组装而成的，富含碳酸钙，碳酸钙含量 在90%以上(质量百分比)，是优异的钙源。据统计我国是世界上养禽最多的国家，产蛋量 已连续20年雄居世界之首。2009年我国禽蛋产量2741万吨，按蛋壳占蛋重的12%计算， 中国年产约329万吨蛋壳，这些蛋壳常被作为废弃物直接丢弃，不仅对环境造成污染，也是资源的浪费。若将蛋壳收集起来，进行综合利用，既增加了经济效益，又减少了环境的负担， 这项工作很值得重视。迄今为止，未见采用微波煅烧蛋壳制备二氧化碳吸收剂的研究报导。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术中存在的不足与问题，提供一种采用微波煅烧 禽类蛋壳制备二氧化碳吸收剂的方法。该方法容易制备、成本低，且对二氧化碳吸收具有高 效、稳定的特征。本发明制备二氧化碳高温吸收剂的方法是通过以下技术方案实现的该二氧化碳 吸收剂的制备方法为在常温常压条件下，将禽类蛋壳放入自来水中，除去蛋壳上的粪便等 杂质和残留蛋清后，在100°C 120°C下鼓风干燥12h ；然后利用微波加热的方法，在600 1100°C下焙烧0. 5 2h，即得二氧化碳高温吸收剂。所述蛋壳为鸡、鸭、鹅等禽类蛋壳。所述焙烧方式为微波加热的方法。该吸收剂循环吸收二氧化碳的吸收温度范围为500°C 850°C，氮气与二氧化碳 体积流量比为1 1 10 1。利用微波加热的方法，在空气氛围中，600 1100°C下焙烧0. 5 2h进行再生本发明在常温常压条件下，将鸡、鸭、鹅等禽类蛋壳放入自来水中，除去蛋壳上的 粪便等杂质和残留蛋后，在100°C 120°C下鼓风干燥12h。然后利用微波加热的方法，在 600 1100°C下焙烧0. 5 2h，即得二氧化碳高温吸收剂。该吸收剂循环吸收二氧化碳的吸收温度范围为500°C 850°C，氮气与二氧化碳 体积流量比为1 1 10 1。在空气氛围中，600 1100°C下焙烧0.5 2h进行再生。同现有技术相比，本发明有如下优点或积极效果1、本发明提供的一种利用蛋壳 制备二氧化碳高温吸收剂的方法，充分利用了禽类蛋壳资源；2、本发明提供的一种利用蛋 壳制备二氧化碳高温吸收剂的方法，利用微波煅烧再生的方法，缩短了煅烧时间，优化了吸 收剂的微观结构；3、本发明提供的一种利用蛋壳制备二氧化碳高温吸收剂的方法，容易制 备，成本低，且具有优异的二氧化碳吸收性能及循环吸收稳定性。
图1为蛋壳氧化钙的扫描电镜图。其中制备条件是微波下焙烧、焙烧温度800°C， 焙烧时间Ih。图2为蛋壳氧化钙第一次吸收二氧化碳的热重分析图；图3为蛋壳氧化钙和市售分析纯氧化钙吸收容量随吸收次数的变化图。
具体实施例方式下面用实施例对本发明作进一步说明。但它们不构成对本发明的限制。实施例1在常温常压条件下，将鸡、鸭、鹅等禽类蛋壳放入自来水中，除去蛋壳上的粪便等 杂质和残留蛋后，在100°C 120°C下鼓风干燥12h。然后利用微波加热的方法，在600°C下 焙烧0.5h，即得二氧化碳高温吸收剂。在氮气与二氧化碳体积流量比为1 1的条件下，在升温(从室温 400°C，升温速率为30°C /min ；从400°C 900°C，升温速率为10°C /min) 过程中，二氧化碳的吸收容量为llg/100g吸收剂。实施例2在常温常压条件下，将鸡、鸭、鹅等禽类蛋壳放入自来水中，除去蛋壳上的粪便等 杂质和残留蛋后，在100°c 120°C下鼓风干燥12h。然后利用微波加热的方法，在700°C下 焙烧0.5h，即得二氧化碳高温吸收剂。在氮气与二氧化碳体积流量比为1 1的条件下，在 升温(从室温 400°C，升温速率为30°C /min ；从400°C 900°C，升温速率为10°C /min) 过程中，二氧化碳的吸收容量为23g/100g吸收剂。实施例3在常温常压条件下，将鸡、鸭、鹅等禽类蛋壳放入自来水中，除去蛋壳上的粪便等 杂质和残留蛋后，在100°C 120°C下鼓风干燥12h。然后利用微波加热的方法，在800°C下 焙烧0.5h，即得二氧化碳高温吸收剂。在氮气与二氧化碳体积流量比为1 1的条件下，在 升温(从室温 400°C，升温速率为30°C /min ；从400°C 900°C，升温速率为10°C /min) 过程中，二氧化碳的吸收容量为32g/100g吸收剂。实施例4在常温常压条件下，将鸡、鸭、鹅等禽类蛋壳放入自来水中，除去蛋壳上的粪便等 杂质和残留蛋后，在100°C 120°C下鼓风干燥12h。然后利用微波加热的方法，在850°C下 焙烧0.5h，即得二氧化碳高温吸收剂。在氮气与二氧化碳体积流量比为1 1的条件下，在 升温(从室温 400°C，升温速率为30°C /min ；从400°C 900°C，升温速率为10°C /min) 过程中，二氧化碳的吸收容量为38g/100g吸收剂。实施例5在常温常压条件下，将鸡、鸭、鹅等禽类蛋壳放入自来水中，除去蛋壳上的粪便等 杂质和残留蛋后，在100°C 120°C下鼓风干燥12h。然后利用微波加热的方法，在850°C下 焙烧lh，即得二氧化碳高温吸收剂，该吸收剂的扫描电镜图如附图1，由附图1可看出，该吸 收剂的微观结构主要为纳米片层结构。附图2为吸收剂在氮气与二氧化碳体积流量比为 1 1的条件下，在升温(从室温 400°C，升温速率为30°C /min ；从400°C 900°C，升温 速率为10°C /min)过程中的热重分析图。二氧化碳的吸收容量为46g/100g吸收剂。实施例6在常温常压条件下，将鸡、鸭、鹅等禽类蛋壳放入自来水中，除去蛋壳上的粪便等 杂质和残留蛋后，在100°C 120°C下鼓风干燥12h。然后利用微波加热的方法，在850°C下 焙烧lh，即得二氧化碳高温吸收剂。在氮气与二氧化碳体积流量比为5 1的条件下，在升 温(从室温 400°C，升温速率为30°C /min ；从400°C 900°C，升温速率为10°C /min)过 程中，二氧化碳的吸收容量为45g/100g吸收剂。实施例7在常温常压条件下，将鸡、鸭、鹅等禽类蛋壳放入自来水中，除去蛋壳上的粪便等 杂质和残留蛋后，在100°C 120°C下鼓风干燥12h。然后利用微波加热的方法，在850°C下 焙烧lh，即得二氧化碳高温吸收剂。在氮气与二氧化碳体积流量比为10 1的条件下，在 升温(从室温 400 V，升温速率为30 V /min ；从400 V 900 V，升温速率为10°C /min) 过程中，二氧化碳的吸收容量为42g/100g吸收剂。
实施例8在常温常压条件下，将鸡、鸭、鹅等禽类蛋壳放入自来水中，除去蛋壳上的粪便等 杂质和残留蛋后，在100°C 120°C下鼓风干燥12h。然后利用微波加热的方法，在850°C下 焙烧2h，即得二氧化碳高温吸收剂。在氮气与二氧化碳体积流量比为1 1的条件下，在升 温(从室温 400°C，升温速率为30°C /min ；从400°C 900°C，升温速率为10°C /min)过 程中，二氧化碳的吸收容量为37g/100g吸收剂。实施例9在常温常压条件下，将鸡、鸭、鹅等禽类蛋壳放入自来水中，除去蛋壳上的粪便等 杂质和残留蛋后，在100°C 120°C下鼓风干燥12h。然后利用微波加热的方法，在950°C下 焙烧0.5h，即得二氧化碳高温吸收剂。在氮气与二氧化碳体积流量比为1 1的条件下，在 升温(从室温 400°C，升温速率为30°C /min ；从400°C 900°C，升温速率为10°C /min) 过程中，二氧化碳的吸收容量为32g/100g吸收剂。实施例10在常温常压条件下，将鸡、鸭、鹅等禽类蛋壳放入自来水中，除去蛋壳上的粪便等 杂质和残留蛋后，在100°C 120°C下鼓风干燥12h。然后利用微波加热的方法，在850°C下 焙烧0.5h，即得二氧化碳高温吸收剂。在氮气与二氧化碳体积流量比为1 1的条件下，在 680°C恒温下吸收lh，二氧化碳的吸收容量为44g/100g吸收剂。实施例11在常温常压条件下，将鸡、鸭、鹅等禽类蛋壳放入自来水中，除去蛋壳上的粪便等 杂质和残留蛋后，在100°C 120°C下鼓风干燥12h。然后利用微波加热的方法，在850°C下 焙烧0.5h，即得二氧化碳高温吸收剂。在氮气与二氧化碳体积流量比为1 1的条件下，在 升温(从室温 400°C，升温速率为30°C /min ；从400°C 900°C，升温速率为10°C /min) 过程中，吸收二氧化碳。然后降温至室温，将所得碳酸钙利用微波加热的方法，在850°C下焙 烧0. 5h进行再生。这样重复数次，循环次数与吸收容量，以及采用化学纯碳酸钙在上述相 同的循环条件下，循环次数与吸收容量的关系如附图3所示。从附图3可明显看出采用微 波煅烧禽类蛋壳制备的二氧化碳吸收剂具有优异的循环吸收性能。
权利要求
1.一种制备二氧化碳高温吸收剂的方法，其特征在于该二氧化碳吸收剂的制备方法 为在常温常压条件下，将禽类蛋壳放入自来水中，除去蛋壳上的粪便等杂质和残留蛋清 后，在100°C 120°C下鼓风干燥12h ；然后利用微波加热的方法，在600 1100°C下焙烧 0. 5 2h，即得二氧化碳高温吸收剂。
2.根据权利要求1所述的一种制备二氧化碳高温吸收剂的方法，其特征在于所述蛋 壳为鸡、鸭、鹅等禽类蛋壳。
3.根据权利要求1所述的一种制备二氧化碳高温吸收剂的方法，其特征在于所述焙 烧方式为微波加热的方法。
4.一种制备二氧化碳高温吸收剂的方法，其特征在于该吸收剂循环吸收二氧化碳的 吸收温度范围为500°C 850°C，氮气与二氧化碳体积流量比为1 1 10 1。
5.一种制备二氧化碳高温吸收剂的方法，其特征在于利用微波加热的方法，在空气 氛围中，600 1100°C下焙烧0. 5 2h进行再生。
全文摘要
本发明公开了一种制备二氧化碳高温吸收剂的方法，是将蛋壳进行简单的清洗、干燥后，利用微波加热的方法，在空气氛围中，600～1100℃下焙烧0.5～2h，即得二氧化碳高温吸收剂。在温度为500℃～850℃，氮气与二氧化碳体积流量比为1∶1～10∶1的条件下进行二氧化碳吸收的试验，并利用微波加热的方法，在空气氛围中，600～1100℃下焙烧0.5～2h进行再生。研究结果表明该吸收剂是由高纯度纳米片层氧化钙组成，具有较高的二氧化碳吸收容量，且在多次循环锻烧/碳酸化反应过程中保持良好的二氧化碳吸收性能。该吸附剂充分利用了丰富的蛋壳资源，且制备过程简单、焙烧温度低、时间短、所需设备小、成本低，具有良好的工业应用前景。
文档编号B01D53/82GK102000496SQ20101055978
公开日2011年4月6日 申请日期2010年11月26日 优先权日2010年11月26日
发明者李琴超, 王亚明, 蒋丽红, 贾庆明, 陕绍云 申请人:昆明理工大学