金属改性凹凸棒土催化剂在催化有机胺溶液解吸CO2中的应用

c；
9.(4)对混合液c进行固液分离，洗涤、干燥和煅烧得到金属改性凹凸棒土催化剂。
10.优选地，步骤(1)中，可溶性金属盐与凹凸棒土的质量比为1:3-3:1。
11.优选地，所述氧化物为tio2、cuo、f2o3、sno2、nio、zro2、zno、v2o5、moo3、 wo3、cr2o3、al2o3、coo中的一种或几种。
12.优先地，步骤(2)中，超声处理的时间为20分钟以上，优选为0.5-2h。
13.优选地，步骤(3)中，加入碱性物质调节ph值为6-12，更优选为8-12。
14.优选地，步骤(3)中，陈化的时间为5-20h。
15.优选地，步骤(3)中，碱性物质为氨水，氢氧化钠溶液等。
16.优选地，步骤(4)中，干燥温度为60-200℃，干燥时间为8-48h。
17.优选地，步骤(4)中，煅烧温度为300-800℃，煅烧时间为2-12h。
18.本发明是以超声辅助的沉淀法合成上述催化剂，主要过程是：将适量的金属盐溶于去离子水中，再加入一定量的凹凸棒土粉末，得到混合液a；对混合液a进行超声处理使两种物质混合均匀，得到混合液b；向混合液b中加入氨水提高其ph值，使金属阳离子水解沉淀，并陈化一段时间后得到混合液c；对混合液c固液分离，然后对固体洗涤，并在特定的温度下干燥和煅烧后得到目标产物催化剂mxoy/atp。
19.本发明的催化剂可表示如下：mxoy/atp,其中mxoy表示为金属氧化物。该催化剂 mxoy/atp用于传统有机胺溶剂捕获co2工艺中富胺溶剂再生过程，可极大的降低再生能耗。其主要原因在于，atp本身具有酸性，使其具备一定的催化效果，在做为载体负载金属氧化物后，与金属氧化物表现出了较强的协同催化作用。
20.用于吸收co2的有机胺溶剂包括：单乙醇胺(mea)，二乙醇胺(dea)，三乙醇胺(tea)，n-甲基二乙醇胺(mdea)，2-氨基-2-甲基-1丙醇(amp)及哌嗪(pz)等传统胺溶液及新型胺溶液，如4-(二已胺基)-2-丁醇(deab)，二乙烯水胺(deta)，二已胺基(deae) 等及其各种混合胺溶剂，如mea-dea及mea-mdea等。胺水溶剂的浓度范围为1-7mol/l。
21.富胺溶剂催化再生温度为80-100℃，催化剂在传统填料塔中的装填/负载方式包括但不限于，用填料进行包裹、浸渍法覆盖在填料表面、替换部分填料及催化剂的散堆装填等方式。
22.本发明的有益效果是：
23.催化剂制备过程工艺简单，原料便宜易得。
24.催化剂解吸性能优越，催化性能强于atp、分子筛、单一金属氧化物等传统催化剂。
25.催化剂易于分离，稳定性好，重复循环性能好。
26.对有机胺溶液的co2吸收性能无影响。
附图说明
27.图1表示实施例1中催化剂的x射线衍射谱图。
28.图2表示实施例1中催化剂的傅里叶红外谱图。
29.图3表示富co2胺溶液实验室规模的间歇式解吸装置。
30.具体实施方式
31.下面结合实施例对本发明作进一步说明。
32.实施例1：sno2/atp催化剂
33.第一步将1.4g的氯化锡水合物sncl2·
2h2o溶解在少量去离子水中，加入4.2gatp，并用去离子水定容到100ml，得到混合液a；将混合液a超声处理0.5h使两种物质充分混合分散，得到混合液b；对混合液b强烈搅拌分散，并逐滴加氨水溶液至混合液b中，使其在碱性条件下(ph＝8)进行水解沉淀，室温陈化6h，得到混合液c。对混合液c过滤、洗涤，然后在80℃下干燥12h，并在500℃下煅烧3h，得到催化剂1:3-sno2/atp。
34.对比例1：atp催化剂
35.作为对比，atp催化剂采用sno
2-atp合成过程中使用的相同atp。
36.图1为实施例1的催化剂x射线衍射谱图。由图1可以看出，相对单一的atp催化剂，催化剂1:3-sno2/atp上出现了sno2的衍射峰强度(2θ＝34，52，和62
°
)，表明atp与sno2有了比较好的结合。
37.实施例2:
38.同实施例1，其区别在于催化剂制备过程中，sno2和atp的质量比为1:4，得到的催化剂标记为1:4-sno2/atp。
39.实施例3
40.同实施例1，其区别在于催化剂制备过程中，sno2和atp的质量比为1:2，得到的催化剂标记为1:2-sno2/atp。
41.实施例4
42.同实施例1，其区别在于催化剂制备过程中，使用zrocl2·
8h2o代替sncl2·
2h2o， zrocl2·
8h2o与atp的质量比为1:1.3，得到催化剂标记为zro2/atp。
43.实施例5
44.同实施例1，其区别在于催化剂制备过程中，使用niso4·
6h2o代替sncl2·
2h2o， niso4·
6h2o与atp的质量比为1.7:1，得到催化剂标记为nio/atp。
45.应用例
46.催化解吸富co2单乙醇胺溶剂再生过程
47.富co2胺溶液实验室规模的间歇式解吸装置如图2所示，其主体为500ml容积的三口烧瓶，中间插有温度计，右侧瓶口装有一个冷凝回流装置以防胺溶液的挥发，左侧为进气装置。三口烧瓶里面装有磁力搅拌子，烧瓶下方为带磁力搅拌功能的油浴锅。解吸能耗(kj/mol) 定义为每解吸1molco2所需要的能量，使用电表进行统计计算，热量由油浴锅提供。解吸所用胺溶液为浓度5mol/l，富胺的负载为0.53co2/mol amine的单乙醇胺溶液(mea)，所用催化剂为上述实施方法制得的。具体操作过程如下，将体积为200ml的待解吸富co2单乙醇胺溶液(mea)加入到烧瓶中，并按1.25％的比率加入上述催化剂2.5g。将三口烧瓶置于油浴锅中，加热至所需解吸温度88℃。实验结果如下表1：
48.表1实施例和对照例的催化剂解吸能耗比较
49.催化剂能耗比值(％)能耗降低(％)
空白1000对比例1：atp63.136.91:4-sno2/atp48.751.31:3-sno2/atp50.849.21:2-sno2/atp46.453.6zro2/atp40.459.6cuo/atp41.458.6sno251.648.4
50.由上表可知，相对于空白mea，加入催化剂均显著地降低了mea的解吸能耗，且实施例制备的催化剂性能均优于单一的催化剂。


技术特征：
1.金属改性凹凸棒土催化剂在催化有机胺溶液解吸co2中的应用，其特征在于，所述催化剂是将氧化物负载于凹凸棒土载体上，所述金属氧化物为酸性或两性氧化物；所述催化剂的具体制备方法如下：(1)将可溶性金属盐溶于水中，再加入凹凸棒土粉末，得到混合物a；(2)对混合液a在室温下超声处理一段时间得到混合物b；(3)向混合液b中加入氨水溶液提高其ph值，使金属盐水解得到沉淀，然后陈化得到混合液c；(4)对混合液c进行固液分离，洗涤、干燥和煅烧得到金属改性凹凸棒土催化剂。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤(1)中，所述可溶性金属盐与凹凸棒土的质量比为1:3-3:1。3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤(2)中，所述超声处理的时间为0.5-2h。4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤(3)中，所述ph值为6-12。5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤(3)中，所述陈化时间为5-20h。6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤(4)中，所述干燥温度为60-200℃，所述干燥时间为8-48h。7.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，步骤(4)中，所述煅烧温度为300-800℃，煅烧时间为2-12h。8.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述氧化物为酸性氧化物或两性氧化物tio2、cuo、f2o3、sno2、nio、zro2、zno、cr2o3、v2o5、moo3、wo
3、
al2o3、coo中的一种或几种。

技术总结
本发明公开了一种金属改性凹凸棒土催化剂在催化有机胺溶液解吸CO2中的应用，金属改性凹凸棒土催化剂的制备方法包括以下几个步骤：将可溶性金属盐溶于水中，再加入凹凸棒土粉末，得到混合液A；对于混合液A进行超声处理0.5h以上得到混合物B；加入碱性物质提高混合液B的pH值，使金属盐沉淀，然后陈化得到混合液C；对混合液C进行固液分离，干燥和煅烧得到金属改性凹凸棒土催化剂。与现有技术相比，本发明的催化剂制备过程工艺简便，原料便宜易得；催化解吸性能优于凹凸棒土催化剂及单一的金属氧化物催化剂；催化剂易于分离，稳定性好可重复循环利用；对于有机胺溶液吸收CO2性能影响小。响小。


技术研发人员：张晓文 谭湛 张尚上 赵方方 游奎一
受保护的技术使用者：湘潭大学
技术研发日：2022.07.06
技术公布日：2022/9/20