一种复合MgO吸附剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种复合MgO吸附剂及其制备方法与应用，包括多孔活性炭载体，以及均匀分散在多孔活性炭载体内的氧化镁活性组分；所述氧化镁活性组分由有机镁前驱体煅烧合成。将有机镁前驱体与水混合形成水溶液，超声使得有机镁前驱体充分溶解，然后加入多孔活性炭混合均匀，干燥得到中间体；得到的中间体在马弗炉中于空气气氛下煅烧分解，即得。复合MgO吸附剂实现了物理吸附和化学吸附的协同作用，以氧化镁吸附剂为化学吸附，活性炭载体为物理吸附，将两者结合大幅提高复合吸附剂对二氧化碳的吸附容量和吸附速率。附容量和吸附速率。附容量和吸附速率。

【技术实现步骤摘要】
一种复合MgO吸附剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于节能减排领域，具体涉及二氧化碳捕集和减排
，特别是一种复合MgO吸附剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]化石燃料燃烧、炼油、水泥生产和钢铁制造等人类生产活动的强化，导致以二氧化碳为主的温室气体排放与日俱增，并引发了温室效应和全球变暖等一系列问题。
[0003]自工业革命以来，大气中二氧化碳浓度已由284.7ppm上升至406.5ppm，对应全球温度距平增加了0.9℃。IPCC最新报告显示，至21世纪末，全球地表平均温升相比 1986-2005年间将增加2.6-4.8℃。为了减缓全球变暖，国际能源署(IEA)提出要长期将大气中温室气体的浓度控制在450ppm CO2当量，并将全球温度保持在比工业化之前的水平高2℃左右。
[0004]当前，二氧化碳减排的技术路径主要包括三类：(1)提高能源利用效率，如：整体煤气化联合循环(IGCC)和增压流化床燃烧联合循环(PFBC-CC)。(2)改变能源结构，如：采用核能和可再生能源。(3)实施碳捕集、利用与封存(CCUS)技术。在未来几十年内，全球能源供应仍将主要依赖于化石燃料。我国可再生能源发展迅速，但其比例增长相对缓慢。因而我国以煤炭等化石能源为主的能源结构短期内难以转变。CCUS技术可在保障能源安全的前提下，既能实现大规模二氧化碳减排，又能实现能源结构的平稳过渡与调整。
[0005]CCUS技术主要包括二氧化碳捕集、运输、利用和封存等环节。其中，二氧化碳捕集是CCUS中至关重要的环节，其成本约占总工艺成本75％。目前二氧化碳捕集技术主要分为燃烧前捕集，富氧燃烧和燃烧后捕集。其中燃烧后捕集适用范围广，原理相对简单，与现有电厂的匹配性较好。目前，大多数新建或改造燃煤电厂均采用该技术捕集二氧化碳。
[0006]将二氧化碳从燃烧后烟气中分离出来的技术分支较多，主要包括吸收分离法、吸附分离法、深冷分离法和膜分离法等。其中利用固体无机盐捕集二氧化碳具有吸附容量高、吸附性能稳定、适用温度区间宽广、易再生和吸附速率较快等优点，在燃烧后烟气二氧化碳捕集中具有重要的研究意义和较好的应用前景。按照吸附剂的工作温度区间，可将固体无机盐CO2吸附剂划分为低温吸附剂(<200℃)、中温吸附剂(200-400℃) 和高温吸附剂(>600℃)。其中中温MgO吸附剂捕集二氧化碳工艺具有较高的理论吸附能力(1.1gCO2/g吸附剂)和二氧化碳吸/脱附循环稳定性强等潜在优势。在烟气二氧化碳捕集中具有较好的应用前景。但其实际吸附性能受限于MgO的结构特性。商业MgO 吸附剂碱性位点密度比较低，常温吸附量仅为0.5mmol CO2/g。

技术实现思路

[0007]专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种负载于多孔活性炭的氧化镁吸附剂，所得到的复合材料对二氧化碳的吸附容量大，吸附性能稳定，吸附速率快。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
[0009]一种复合MgO吸附剂，包括多孔活性炭载体，以及均匀分散在多孔活性炭载体内的氧化镁活性组分；
[0010]所述氧化镁活性组分由有机镁前驱体煅烧合成；
[0011]所述有机镁前驱体为乙醇镁、乙酸镁、草酸镁、乳酸镁、柠檬酸镁和葡萄糖酸镁中的任意一种。
[0012]本专利技术将吸附容量较高的氧化镁负载于具有的多孔载体上，利用氧化镁表面活性位点对二氧化碳进行化学吸附，同时多孔载体孔道结构发达，降低吸附反应时二氧化碳的扩散阻力，在捕集二氧化碳过程中产生协同作用，提高吸附剂二氧化碳吸附容量且加快对二氧化碳的吸附速率。
[0013]所述氧化镁活性组分由有机镁前驱体通过直接煅烧法合成。高分子量的有机镁前驱体煅烧过程中释放的气相产物，有利于产生扩孔作用从而形成多孔结构；MgO的孔径分布特征受单个Mg原子的平均分子质量影响，前驱体单个Mg原子的平均分子质量越高，其热解形成的MgO的孔隙结构越好，孔体积和孔尺寸越佳，吸附性能越佳。有机镁前驱体对应单个Mg原子的平均分子质量较高，其煅烧合成MgO的微观结构和吸附性能更佳。
[0014]所述的多孔活性炭载体具有均匀且规则的孔道，有利于氧化镁的负载和吸附过程中气体的扩散。
[0015]本专利技术还提供上述复合MgO吸附剂的制备方法，包括如下步骤：
[0016](1)将有机镁前驱体与水混合形成水溶液，超声使得有机镁前驱体充分溶解，然后加入多孔活性炭混合均匀，干燥得到中间体；
[0017](2)将步骤(1)得到的中间体在马弗炉中于空气气氛下煅烧分解，即得。
[0018]该制备方法将有机镁前驱体先负载于多孔载体上，然后进行煅烧，在多孔载体上原位反应合成MgO，使得氧化镁分散固载于多孔载体的孔道内，使得材料具有更高的二氧化碳吸附容量，更好的杂质气体耐受性，更强的稳定性。且该合成方法简单高效，成本低。
[0019]步骤(1)中，所形成的水溶液中，有机镁前驱体的质量分数为1％～10％。
[0020]步骤(1)中，所述的有机镁前驱体与多孔活性炭的摩尔比为1:10。
[0021]步骤(1)中，所述的有机镁前驱体与多孔活性炭混合的条件为常温超声环境，超声条件为700W，40KHz。
[0022]步骤(2)中，所述的煅烧温度为300～600℃，反应时间为30min。
[0023]采用上述制备方法，氧化镁活性组分在多孔活性炭载体中的负载量能达到90％以上。
[0024]本专利技术进一步提供上述复合MgO吸附剂作为二氧化碳吸附剂的应用。
[0025]具体地，所述的复合MgO吸附剂用于吸附电厂烟气混合气体、工业废气中的二氧化碳。在混合气体中对二氧化碳选择性高，对杂质气体的耐受性强，具有广阔的应用前景。
[0026]优选地，使用该复合MgO吸附剂进行二氧化碳选择性吸附时，吸附温度控制在 200℃。
[0027]有益效果：
[0028]1、本专利技术所述的MgO吸附剂通过煅烧高分子量的有机镁前驱体得到，具有更优异的微观结构和更多的活性位点，具有更高的二氧化碳吸附性能；将MgO吸附剂分散在多孔载
体的表面和内部，解决了吸附过程中二氧化碳扩散速度慢的问题，提高了材料的二氧化碳吸附速率。
[0029]2、本专利技术的复合MgO吸附剂实现了物理吸附和化学吸附的协同作用，以氧化镁吸附剂为化学吸附，活性炭载体为物理吸附，将两者结合大幅提高复合吸附剂对二氧化碳的吸附容量和吸附速率。
[0030]3、本专利技术采用原位反应在多孔载体内合成MgO吸附剂，提高两者的结合稳定性，氧化镁在多孔载体内不易脱落，获得的复合材料具有较好的循环稳定性；复合MgO吸附剂合成方法简单，成本低，可适合大规模工业利用。
附图说明
[0031]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做更进一步的具体说明，本专利技术的上述和/ 或其他方面的优点将会变得更加清楚。
[0032]图1是实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合MgO吸附剂，其特征在于，包括多孔活性炭载体，以及均匀分散在多孔活性炭载体内的氧化镁活性组分；所述氧化镁活性组分由有机镁前驱体煅烧合成；所述有机镁前驱体为乙醇镁、乙酸镁、草酸镁、乳酸镁、柠檬酸镁和葡萄糖酸镁中的任意一种。2.权利要求1所述的复合MgO吸附剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将有机镁前驱体与水混合形成水溶液，超声使得有机镁前驱体充分溶解，然后加入多孔活性炭混合均匀，干燥得到中间体；(2)将步骤(1)得到的中间体在马弗炉中于空气气氛下煅烧分解，即得。3.根据权利要求2所述的复合MgO吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所形成的水溶液中，有机镁前驱体的质量分数为1％～10％。4.根据权利要求2所述的复合MgO吸附剂的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：荀波，童德军，
申请(专利权)人：南京正森环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：