一种低成本高效分离湿气中CO₂的吸附剂的制备方法

一种低成本高效分离湿气中CO₂的吸附剂的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种低成本高效分离湿气中CO2的吸附剂的制备方法。具体以粉煤灰为原料，采用两步法制备了高效分离湿气中CO2的吸附剂。本发明使用的原料价格低廉、工艺流程简单、无废弃物排放、产品附加值高。
【专利说明】
一种低成本高效分离湿气中C02的吸附剂的制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及环境、气候变化、温室气体减排等领域，具体涉及一种低成本高效分离湿气中CO2的吸附剂的制备方法。
【背景技术】
[0002]近年来发展的碳捕集与封存技术(CCS)被认为是未来大规模减少⑩排放、减缓全球变暖最经济、可行的方法，已成为国际上的研究热点和减少⑩排放的重要策略。变压吸附法因其耗能低、产品纯度高、脱附快、操作方便等特点，在CO2分离领域显示了强大的优越性，所占比例越来越大。通常情况下，变压吸附法以沸石13X为吸附剂，在干燥烟道气中CO2分离效果较好，但在含水蒸气的烟道气中，沸石13X因其强吸水性，对CO2吸附失效，吸附量几乎为零。由于燃煤电厂等烟道气中通常都含有大量的水蒸气，沸石13X的强吸水性极大地提高了 CCS技术的成本，使其难以大规模普及应用。
[0003]本发明以粉煤灰为原料，采用两步法制备出可用于高效分离湿气中CO2的吸附剂，利用这种吸附剂可大幅降低变压吸附分离高湿烟道气中CO2的成本。

【发明内容】

[0004]本发明以粉煤灰为原料，采用两步法制备粉煤灰基吸附剂，可高效分离湿气中CO2，工艺简单、生产产本低，产品附加值高。
[0005]具体步骤如下:
将粉煤灰、水和NaOH按质量比为(0.5?1.5): (I?3):1混合，并置于100?150°C下水热反应I?4h。然后，加入2?6倍NaOH质量的水稀释后，进行过滤，向滤液中逐滴添加酸溶液将溶液的pH值调整到9?13。然后向滤液中分别加入0.1?0.5和0.05?0.5倍NaOH质量的KCl和铜源(或钒源、钛源)。再将所得悬浮液装入高压反应釜，于170?230°C晶化反应8?96 h。经过滤、洗涤、烘干，最终得到可高效分离湿气中CO2的粉煤灰基吸附剂。
[0006]逐滴添加的酸溶液可为盐酸、稀硫酸等；使用的铜源可为含CuSO4的质量分数1%?10%的稀硫酸溶液，钒源可为V2O5等，钛源可为锐钛矿、金红石等。
【具体实施方式】
[0007]实施例1
将粉煤灰、水和NaOH按质量比为0.5:1.2:1混合，并置于100°C下水热反应3h。然后，加入2倍NaOH质量的水稀释后，进行过滤，向滤液中逐滴添加稀硫酸将溶液的pH值调整到10.2。然后，向滤液中分别加入0.2,0.3和0.5倍NaOH质量的KCl、CuS04和质量分数4%的稀硫酸溶液。再将所得悬浮液装入高压反应釜中，于180°C晶化反应96 h。经过滤、洗涤、烘干，最终得到可高效分离湿气中CO2的吸附剂。
[0008]在常温常压、相对湿度60%情况下，吸附剂对CO2吸附量达到2.5mmol/g。
[0009]实施例2 将粉煤灰、水和NaOH按质量比为1.2:1.8:1混合，并置于130°C下水热反应2h。然后，加入4倍NaOH质量的水稀释后，进行过滤，向滤液中逐滴添加盐酸将溶液的pH值调整到12。然后，向滤液中分别加入0.3,0.2和0.6倍NaOH质量的KCl、CuS04和质量分数5%的稀硫酸溶液。再将所得悬浮液装入高压反应釜，20(TC晶化反应24 h。经过滤、洗涤、烘干，最终得到可高效分离湿气中《)2的粉煤灰基吸附剂。
[0010]在常温常压、相对湿度80%情况下，吸附剂对CO2吸附量达到2.3mmol/g。
[0011]实施例3
将粉煤灰、水和NaOH按质量比为1.5:2:1混合，并置于120 °C下水热反应2h。然后，加入5倍NaOH质量的水稀释后，进行过滤，向滤液中逐滴添加盐酸将溶液的pH值调整到11.8。然后，向滤液中分别加入0.2和0.3倍NaOH质量的KCl和五氧化二钒。再将所得悬浮液，装入高压反应釜，210°C晶化反应48 h。经过滤、洗涤、烘干，最终得到可高效分离湿气中CO2的吸附剂。
[0012]在常温常压、相对湿度80%情况下，吸附剂对CO2吸附量达到2 mmol/g以上。
[0013]实施例4
将粉煤灰、水和NaOH按质量比为1:2.2:1混合，并置于120 °C下水热反应2h。然后，加入4倍NaOH质量的水稀释后，进行过滤，向滤液中逐滴添加盐酸将溶液的pH值调整到11。然后向滤液中分别加入0.2和0.3倍NaOH质量的KCl和锐钛矿。再将所得悬浮液装入高压反应釜，220°C晶化反应48h。经过滤、洗涤、烘干，最终得到可高效分离湿气中CO2的粉煤灰基吸附剂。
[0014]在常温常压下、相对湿度90%时，粉煤灰基吸附剂对CO2吸附量达到3mmol/g以上。
【主权项】
1.一种低成本高效分离湿气中CO2的吸附剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤: 将粉煤灰、水和NaOH按质量比为(0.5?1.5): (I?3):1混合，并置于100?150 °C下水热反应I?4h;然后，加入2?6倍NaOH质量的水稀释后，进行过滤，向滤液中逐滴添加酸溶液将溶液的pH值调整到9?13;然后，向滤液中分别加入0.1?0.5和0.05?0.5倍NaOH质量的KCl和铜源(或钒源、钛源等)；再将所得悬浮液装入高压反应釜，170?230°C晶化反应8?96 h;经过滤、洗涤、烘干，最终得到可高效分离湿气中CO2的吸附剂。2.根据权利要求1所述的一种低成本高效分离湿气中CO2的吸附剂的制备方法，其特征在于逐滴添加的酸溶液可为盐酸、稀硫酸等。3.根据权利要求1所述的一种低成本高效分离湿气中CO2的吸附剂的制备方法，其特征在于使用的铜源可为CuSO4的稀硫酸溶液，钒源可为V2O5等，钛源可为锐钛矿、金红石等。4.根据权利要求1所述的一种低成本高效分离湿气中CO2的吸附剂的制备方法，其特征在于所述粉煤灰基吸附剂可用于高湿烟道气等湿气源中的CO2分离，在常温常压、相对湿度90%情况下，粉煤灰基吸附剂对CO2吸附量达到2mmo I /g以上。
【文档编号】B01D53/02GK106076247SQ201610417499
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月13日 公开号201610417499.5, CN 106076247 A, CN 106076247A, CN 201610417499, CN-A-106076247, CN106076247 A, CN106076247A, CN201610417499, CN201610417499.5
【发明人】刘丽影, 杜涛, 王玉顺, 李刚
【申请人】东北大学