高活性的CO2吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种高活性的CO2吸附剂及其制备方法。制备方法，包括下述步骤：1）配制质量分数浓度为0.15~0.4%的CMC水溶液；2）取上述浓度的CMC水溶液，加入水溶性钙盐或其水溶液，溶解混匀后，静置；3）动荡下加入碱性溶液，反应完成即得到所述高活性的CO2吸附剂。按照上述的方法，获得液相体系，不需要再经过繁复的处理即可直接应用。其中氢氧化钙颗粒粒度在100nm以下，活性更高，对CO2吸附的效果更好。另外产品体系中没有添加有害物质，可确保使用安全。CMC发挥纳米粒子稳定剂作用，产品在长期储藏过程中不容易产生粒子聚集而丧失活性。

High activity CO2 adsorbent and preparation method thereof

The invention provides a high activity CO2 adsorbent and a preparation method thereof. The preparation method comprises the following steps: 1) preparing the mass fraction of aqueous solution with the concentration of CMC 0.15~0.4%; 2) the concentration of CMC in aqueous solution, adding water soluble calcium salt or water solution, dissolved after mixing, static; 3) turbulence under alkaline solution is added, the reaction to obtain the the CO2 adsorbent with high activity. According to the above method, the liquid phase system is obtained, which can be directly applied without complicated treatment. The particle size of calcium hydroxide is below 100nm, the activity is higher, and the effect of CO2 adsorption is better. In addition, no harmful substances are added in the product system to ensure the safe use of the product. CMC plays the role of nanoparticle stabilizer, the product is not easy to produce particle aggregation and loss of activity during long-term storage.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及CO2吸附剂，具体是高活性的CO2吸附剂及其制备方法。
技术介绍
CO2作为主要的温室气体，其在大气中的含量与日俱增，造成严重的温室效应，引起了国际社会普遍关注，也成为人类社会面临的急需解决的重要问题。吸附分离技术作为从各类工业排气中捕集CO2最有效技术之一，一直备受研究者的青睐。而在吸附分离技术中，研发具有高吸附容量、高选择性和良好循环利用性能的CO2吸附剂成为技术的关键。目前已有多种能吸附CO2的吸附剂。纳米氢氧化钙作为吸附CO2的典型材料，一直被研究，还由于可以去除NOx，可作为固体废物焚烧的脱氯剂、脱硫剂、可环境消纳塑料的高效助剂，所以在环境保护和减少排放方面越来越受到重视。在制备纳米氢氧化钙方面，CN 104069793 A公开一种高吸附活性氢氧化钙纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：CaCl2放入三颈瓶中，加入去离子水溶解，采用磁力搅拌器搅拌；称取SDS或PEG，加入到三颈瓶中搅拌溶解；NaOH 溶于去离子水中，然后滴入三颈瓶中，搅拌反应0.5h～2.5h得到浆体；将浆体抽滤后，洗涤后干燥，制备出颗粒均匀、呈单分散纳米Ca(OH)2粉体，颗粒粒度为200nm～300nm。CN1800025公开一种纳米氢氧化钙的制备方法，是在钙离子为原料的液相体系中，采用水溶性高分子聚合物作为模板，超声波震荡1小时，形成无机-高聚物均相体系后，加入碱性溶液，超声波振荡半小时，生成物经洗涤、离心、干燥，制备得到具有高分子包覆层的纳米氢氧化钙，可作为固体废物焚烧的脱氯剂、脱硫剂、可环境消纳塑料的高效助剂；所采用的水溶性高分子聚合物是指PVA124、PEG6000、PAA-NH4、PVP、PVA124、天然高分子甲壳胺；碱性溶液为在NaOH、KOH或氨水碱性溶液。上述两种方法中，前者得到的氢氧化钙颗粒粒度太大，比表面积和活性都还不够；后者得到的是具有高分子包覆层的纳米氢氧化钙，并且没有公开所得到的产品的具体参数。另外两者均没有涉及在吸附CO2方面的情况。
技术实现思路
为了克服已有技术的缺陷，为解决纳米氢氧化钙吸附CO2 提供新的材料和方法，获得颗粒粒度更小、使用更加方便的可以高效吸附CO2 的吸附剂，本专利技术提供一种高活性的CO2吸附剂及其制备方法。本专利技术提供的高活性的CO2吸附剂的制备方法，包括下述步骤：1）配制质量分数浓度为0.15~0.4%的CMC水溶液；2）取上述浓度的CMC水溶液，加入水溶性钙盐或其水溶液，溶解混匀后，静置；3）动荡下加入碱性溶液，反应完成即得到所述高活性的CO2吸附剂；其中：CMC与钙离子的摩尔比为0.2~0.22：1，碱性溶液中氢氧根离子的摩尔数为与钙离子完全反应的量。所述的混匀方式包括：搅动、震荡、超声处理或其他的可以使得体系达到均一状态的常规方法。所述的动荡是指搅动、震荡、超声处理或其他的可以使得体系处于运动状态的常规方法，便于加入的碱性溶液快速混匀和进行反应。按照上述的方法，获得液相体系，不需要再经过繁复的处理即可直接可以应用。其中氢氧化钙颗粒粒度在100nm以下，活性更高，对CO2吸附的效果更好。另外产品体系中没有添加有害物质，可确保使用安全。CMC发挥纳米粒子稳定剂作用，产品在长期储藏（至少6个月）过程中不容易产生粒子聚集而丧失活性。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以有如下的选择和改进。作为优选，在步骤1），CMC水溶液的质量分数浓度为0.2~0.3%。此时，氢氧化钙颗粒粒度在50nm以下。更优化的方案是：在步骤1），CMC水溶液的质量分数浓度为0.25%。此时，氢氧化钙颗粒粒度在20nm以下。进一步，在步骤2），静置时间为8~16h。本专利技术中，所述水溶性钙盐选自：Ca(NO3)2、CaCl2；碱性溶液选自：NaOH、KOH或氨水。氨水本身能吸收空气中的二氧化碳，有利于提高所得产品的吸附性。优选地，碱性溶液为NaOH溶液。较好的方案是NaOH溶液浓度为0.05~1mol/L，更好的是NaOH溶液浓度为0.2mol/L。本专利技术在步骤3），碱性溶液加入速度为2~10ml/min。这样的连续地缓慢地并且是在动荡下加入碱性溶液，可以使反应进行得更加顺利。本专利技术的另一个目的是提供由上述所述的方法制备的高活性的CO2吸附剂。附图说明图1是普通 Ca(OH)2 粒子的电镜图，其中粒子直径为~ 2000 nm。图2是本专利技术实施例1方法所得的Ca(OH)2纳米粒子高活性的CO2吸附剂的电镜图，其中粒子直径为~ 100 nm。图3是本专利技术实施例1方法所得的Ca(OH)2纳米粒子产物的XRD图。图4是本专利技术实施例1方法所得的吸附剂产品与单纯CMC的红外光谱对比图。图5是CMC浓度对Ca(OH)2纳米粒子的影响曲线图。图中显示在CMC质量分数浓度为0.25%时，Ca(OH)2纳米粒子直径最小，可达20nm以下。在CMC水溶液的质量分数浓度为0.2~0.3%时，氢氧化钙颗粒粒度在50nm以下。在CMC水溶液的质量分数浓度为0.15~0.4%时，氢氧化钙颗粒粒度在100nm以下。图6是本专利技术实施例1方法所得的Ca(OH)2纳米粒子高活性的CO2吸附剂对CO2吸收结果曲线图。具体实施方式实施例1配制质量分数为0.25%CMC水溶液，取上述浓度的CMC水溶液50mL（CMC的量为0.00052mol），加入0.2778g（钙离子的摩尔数为0.0025mol）CaCl2，振荡2h后，静置12h，以流速为4ml/min加入浓度为0.2mol/L的NaOH溶液25ml（NaOH中的氢氧根离子量为0.005mol），振荡1.5 h，得到纳米氢氧化钙吸附剂即本专利技术所述的高活性的CO2吸附剂。实施例2配制质量分数为0.25%CMC水溶液，取上述浓度的CMC水溶液50mL（CMC的量为0.00052mol），加入0. 2778g（钙离子的摩尔数为0.0025mol）CaCl2，振荡2h后，静置12h，以流速为4ml/min加入浓度为0.2mol/L的KOH溶液25ml（KOH中的氢氧根离子量为0.005mol），振荡1.5 h，得到纳米氢氧化钙吸附剂即本专利技术所述的高活性的CO2吸附剂。实施例3配制质量分数为0.25%CMC水溶液，取上述浓度的CMC水溶液50 mL（CMC的量为0.00052mol），加入0.2778 g（钙离子的摩尔数为0.0025mol）CaCl2，振荡2h后，静置12h，以流速为4ml/min加入浓度为0.2mol/L的氨水25ml（NH3·H2O中的氢氧根离子量为0.005mol），振荡1.5 h，得到纳米氢氧化钙吸附剂即本专利技术所述的高活性的CO2吸附剂。实施例4取实施例1的产品进行CO2吸收实验，检测经过吸附处理后的空气中的CO2浓度，经过显示在40分钟时间内，检测到的CO2浓度几乎为零（如图6），说明吸附效果很好。本文档来自技高网...

【技术保护点】
高活性的CO2吸附剂的制备方法，包括下述步骤：1）配制质量分数浓度为0.15~0.4%的CMC水溶液；2）取上述浓度的CMC水溶液, 加入水溶性钙盐或其水溶液，溶解混匀后，静置；3）动荡下加入碱性溶液，反应完成即得到所述高活性的CO2吸附剂；其中：CMC与钙离子的摩尔比为0.2~0.22：1，碱性溶液中氢氧根离子的摩尔数为与钙离子完全反应的量。

【技术特征摘要】
2016.04.25 CN 20161025907461.高活性的CO2吸附剂的制备方法，包括下述步骤：1）配制质量分数浓度为0.15~0.4%的CMC水溶液；2）取上述浓度的CMC水溶液, 加入水溶性钙盐或其水溶液，溶解混匀后，静置；3）动荡下加入碱性溶液，反应完成即得到所述高活性的CO2吸附剂；其中：CMC与钙离子的摩尔比为0.2~0.22：1，碱性溶液中氢氧根离子的摩尔数为与钙离子完全反应的量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤1），CMC水溶液的质量分数浓度为0.2~0.3%。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤1），CMC水溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晖英，刘瑞强，曹晶潇，苏江，汪艳平，韦正，罗泽萍，李胜英，潘立卫，岑忠用，陈海林，李秀玲，刑成砚，谢彦军，史沉鱼，何海燕，银秀菊，
申请(专利权)人：河池学院，
类型：发明
国别省市：广西;45