一种碱性水合物凝胶微粉及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于环保材料技术领域，公开了一种碱性水合物凝胶微粉及其制备方法与应用。所述微粉由100质量份的碱性化合物、10～50质量份的水、0.5～10质量份凝胶增强剂以及0.5～10质量份的表面改性剂组成。本发明专利技术通过调控碱性化合物的水合程度以及引入凝胶增强剂与表面改性剂，所得碱性水合物凝胶微粉具有酸性气体吸附量大、吸附速度快、稳定性好的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种碱性水合物凝胶微粉及其制备方法与应用
本专利技术属于环保材料
，具体涉及一种碱性水合物凝胶微粉及其制备方法与应用。
技术介绍
来源于化石燃料燃烧所产生的CO2，SO2，NOx，H2S等有害气体是导致全球变暖和酸雨形成等环境问题的主要原因，在大力倡导低碳生活，健康生活的今天，捕获大气中的酸性气体对环境和经济社会的可持续发展有重要意义。CO2排放源有分散性和集中型两种。现有的技术很难实现对分散型CO2排放源的CO2捕获，因而CO2捕获主要是应用于化石燃料电厂、水泥厂、钢铁厂、合成氨厂、炼油厂等CO2集中排放源。目前用于捕获分离CO2的方法有化学法、物理法以及生物法，这些方法有其各自不同的适用范围，其中以化学吸收法研究最为广泛，也最受商业市场的青睐。醇胺溶液和碳酸盐溶液是化学吸收法最常用的两种吸收剂，这两种溶液对二氧化碳吸收量大，操作成本较低，适合大规模商业化应用，但其对设备腐蚀严重，再生能耗较高。工业应用中，一般会采用加入添加剂来降低对设备的腐蚀以及再生能耗。SO2，NOx，H2S是形成酸雨的三种主要气体，严重影响着人们身体和生活健康。目前，国内烟气脱硫技术种类繁多，按照吸收剂的状态分为干法脱硫，半干法脱硫和湿法脱硫。干法脱硫过程中无废水、废酸的排出，有效减少了二次污染，但其脱硫效率相对较低，且设备庞大。湿法脱硫采用液体吸收剂洗涤烟气以除去SO2，所用设备比较简单，操作容易，脱硫效率高，但脱硫后烟气温度较低，对设备的腐蚀较干法严重。烟气脱硝技术目前以干法为主，主要有SCR和SNCR两种工艺，而现阶段脱硫与脱硝往往分开处理，虽然工业上脱硫与脱硝已经实现一体化，但都仅仅是将两种有害气体的处理单元进行简单的联合，如石灰石-石膏法，这种联合处理技术虽然具有较理想的处理效果，但是设备投资大，成本相对较高。总的来说，现存的处理方法都存在着不同程度的问题，如吸收速率慢、再生能耗高、吸收效率低、吸收剂的损失大、设备投资大、运行成本高、吸收剂对设备的腐蚀性强等。这些问题直接或间接地影响了其在工业生产中的应用。因而急需开发一种吸收性能好、再生能耗低、设备腐蚀小、投资和运营成本低的新途径，新方法。
技术实现思路
为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种碱性水合物凝胶微粉。本专利技术的另一目的在于提供上述碱性水合物凝胶微粉的制备方法。本专利技术的再一目的在于提供上述碱性水合物凝胶微粉在酸性气体吸收中的应用。本专利技术目的通过以下技术方案实现：一种碱性水合物凝胶微粉，由100质量份的碱性化合物、10～50质量份的水、0.5～10质量份凝胶增强剂以及0.5～10质量份的表面改性剂组成。所述的碱性化合物优选Li2CO3、Na2CO3、K2CO3、MgCO3、Ca(OH)2、NaOH、KOH、Ba(OH)2、Mg(OH)2，以及单乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺中的一种或两种以上的混合物。所述的凝胶增强剂优选聚丙烯酸粉末、聚丙烯酰胺粉末、明胶和水玻璃中的一种或两种以上的混合物。所述的表面改性剂优选纳米二氧化硅、石墨烯、十二烷基硫酸钠、十六烷基溴化铵中的一种或两种以上的混合物。上述碱性水合物凝胶微粉的制备方法，包括以下步骤：将100质量份的碱性化合物、10～50质量份的水、0.5～10质量份凝胶增强剂以及0.5～10质量份的表面改性剂混合均匀，得到高分散超细碱性水合物凝胶微粉。上述碱性水合物凝胶微粉在酸性气体吸收中的应用。所述的酸性气体是指CO2、SO2、NOx和H2S中的一种或两种以上的混合气体。本专利技术的原理为：碱性水合物凝胶微粉对酸性气体的吸收属于气液固反应过程，反应分为三个过程，一是酸性气体分子向吸收剂表面及内部扩散；二是吸收剂对酸性气体的物理吸附过程；三是吸附剂分子与酸性气体分子的化学作用过程。在水的存在下，酸性气体溶解于包裹在微粉内部的水中形成酸液，进而与碱性水合物反应从而达到酸性气体吸收的目的。本专利技术所提供的碱性水合物凝胶微粉具有高分散、高比表面积以及多孔结构的特点，为酸性气体提供了足够的吸附位点，吸收反应在常温常压下即可进行，反应速度快，气体吸附量大。同时本专利技术采用凝胶增强剂在颗粒内部形成牢固的网状支撑结构从而提高了材料的稳定性，利用表面改性剂使得吸收剂微粉具有良好的分散性，同时增加了气体接触面积从而极大提高了材料对酸性气体的吸收性能。本专利技术的产物具有如下优点及有益效果：(1)本专利技术的碱性水合物凝胶微粉具有酸性气体吸附量大、吸附速度快和稳定性好的优点；(2)本专利技术的碱性水合物凝胶微粉具有对设备腐蚀性小，可再生以及再生能耗低的优点。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1本实施例的一种质量分数为70％的Na2CO3碱性水合物凝胶微粉，由3.5gNa2CO3粉末、1g水、0.2g聚丙烯酸粉末和0.3g纳米SiO2粉末经混合均匀制备得到。本实施例的碱性水合物凝胶微粉来捕捉CO2气体，记录下一定时间间隔CO2吸收量，结果如表1所示。实施例2本实施例的一种质量分数为85％的K2CO3碱性水合物凝胶微粉，由4.25gK2CO3粉末、0.5g水、0.15g聚丙烯酸粉末和0.1g纳米SiO2粉末经混合均匀制备得到。本实施例的碱性水合物凝胶微粉来捕捉CO2气体，记录下一定时间间隔CO2吸收量，结果如表1所示。实施例3本实施例的一种质量分数为80％的Ca(OH)2碱性水合物凝胶微粉，由4gCa(OH)2粉末、0.7g水、0.1g聚丙烯酰胺粉末、0.1g石墨烯粉末以及0.1g纳米SiO2粉末经混合均匀制备得到。本实施例的碱性水合物凝胶微粉来捕捉CO2气体，记录下一定时间间隔CO2吸收量，结果如表1所示。实施例4本实施例的一种含质量分数为60％的Ca(OH)2和质量分数为20％的K2CO3碱性水合物凝胶微粉，由3gCa(OH)2粉末、1gK2CO3粉末、0.8g水、0.1g聚丙烯酸粉末和0.1g纳米SiO2粉末经混合均匀制备得到。本实施例的碱性水合物凝胶微粉来捕捉CO2气体，记录下一定时间间隔CO2吸收量，结果如表1所示。实施例5本实施例的一种质量分数为70％的Ca(OH)2碱性水合物凝胶微粉，由3.5gCa(OH)2粉末、1.2g水、0.2g纳米SiO2粉末和0.1g聚丙烯酸粉末经混合均匀制备得到。本实施例的碱性水合物凝胶微粉来捕捉SO2气体，记录下一定时间间隔SO2吸收量，结果如表1所示。实施例6本实施例的一种质量分数为75％的Na2CO3碱性水合物凝胶微粉，由3.75gNa2CO3粉末、1g水、0.1g明胶和0.15g纳米SiO2粉末经混合均匀制备得到。本实施例的碱性水合物凝胶微粉来捕捉H2S气体，记录下一定时间间隔H2S吸收量，结果如表1所示。实施例7本实施例的一种质量分数为70％的Ca(OH)2和质量分数为10％的Na2CO3碱性水合物凝胶微粉，由3.5gCa(OH)2粉末、0.5gNa2CO3粉末、0.7g水、0.1g水玻璃、0.1g石墨烯和0.1g纳米SiO2粉末经混合均匀制备得到。本实施例的碱性水合物凝胶微粉来捕捉SO2气体，记录下一定时间间隔SO2吸收量，结果如表1所示。实施例8本实施例的一种含质量分数为60％的Ca(OH)2和质量分数为20％的二乙醇胺(D本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碱性水合物凝胶微粉，其特征在于：所述微粉由100质量份的碱性化合物、10～50质量份的水、0.5～10质量份凝胶增强剂以及0.5～10质量份的表面改性剂组成。

【技术特征摘要】
1.一种碱性水合物凝胶微粉，其特征在于：所述微粉由100质量份的碱性化合物、10～50质量份的水、0.5～10质量份凝胶增强剂以及0.5～10质量份的表面改性剂组成；所述的凝胶增强剂是指聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、明胶和水玻璃中的一种或两种以上的混合物；所述的表面改性剂是指纳米二氧化硅、石墨烯、十二烷基硫酸钠和十六烷基溴化铵中的一种或两种以上的混合物。2.根据权利要求1所述的一种碱性水合物凝胶微粉，其特征在于：所述的碱性化合物是指Li2CO3、Na2CO3、K2CO3、MgCO3、Ca(OH)2、NaOH、KOH、Ba(OH)...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡元浩，张世豪，王卫星，陈玉龙，何蔚珊，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44