一种基于多源固废改性的CO2吸附剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种基于多源固废改性的CO2吸附剂及其制备方法与应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)将多源固废依次进行浸渍处理和煅烧处理，得到吸附剂；(2)将氧化物进行干燥处理，将干燥后的氧化物与步骤(1)所述吸附剂混合，得到的混合物进行煅烧处理，得到所述CO2吸附剂。所述制备方法成本低廉、工艺简单、环保且无二次污染，适用高温工业烟气的CO2捕集；多源固废经过盐溶液浸渍处理后可以提高吸附性能，采用氧化物对多源固废吸附剂进行改性，可提高吸附性能、吸附剂的高温抗烧结性能和循环吸附性能，实现CO2的高效捕集和工业固废的无害化处理。处理。处理。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多源固废改性的CO2吸附剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于吸附剂
，涉及CO2捕集吸附剂，具体涉及一种基于多源固废改性的CO2吸附剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着经济社会的快速发展，大气中颗粒物、SO2、NO
x
和CO2等污染物不断增加，对环境质量造成严重影响。目前颗粒物、SO2和NO
x
的控制技术已日趋成熟，减少CO2排放成为改善空气质量的关键。吸附法是一种常用的CO2捕集方法，因其具有工艺简单、能耗低、无腐蚀等优点而广泛应用。
[0003]CN109201007A公开了一种二氧化碳吸附剂及其制备方法和应用，所述吸附剂由有机胺、离子液体与生物质炭复合而成，各组分的重量百分比为：生物质炭40～60％，有机胺30～50％，离子液体5～10％，采用浸渍法复合制备，经过冷冻干燥得到CO2吸附剂，在N2和CO2气氛下可实现CO2吸附量4.75mmol/g。CN107961757A公开了一种高活性复合钙基CO2吸收剂及其制备方法，该复合钙基CO2吸收剂以石灰石、含有羟基的物质、水溶性铝盐、水为原料，以脱脂棉为模板材料，利用模板法合成由CaO和Ca
12
Al
14
O
33
两种组分构成中空多孔管状结构的吸附剂，能够实现CO2的高效捕集。但上述两种吸附剂原料成本高、制备工艺复杂、循环吸附能力较弱。
[0004]随着工业的快速发展，工业生产过程产生的固废处置一直是一个难题，目前工业固废主要进行堆存处理，但大量固废的堆积不仅占用土地资源，在堆存过程中还存在着安全和环保隐患，工业固废的无害化处理是目前研究的主要难题。
[0005]综上所述，CO2的低成本捕集和高捕集性能仍然是研究人员的关注焦点，虽然目前研究已经取得了一些显著的成果，但是CO2的捕集成本和循环吸附性能仍有待提高，因此，亟需开发一种能同时实现CO2的高效捕集和工业固废的无害化处理的吸附剂。

技术实现思路

[0006]鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种基于多源固废改性的CO2吸附剂及其制备方法与应用，所述CO2吸附剂将工业固废浸渍、煅烧处理后与氧化物混合高温改性制备得到，与传统的钙基吸附剂相比，可以同时实现高效捕集CO2和工业固废的无害化处理。
[0007]为达到上述技术效果，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种基于多源固废改性的CO2吸附剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0009](1)将多源固废依次进行浸渍处理和煅烧处理，得到吸附剂；
[0010](2)将氧化物进行干燥处理，将干燥后的氧化物与步骤(1)所述吸附剂混合，得到的混合物进行煅烧处理，得到所述CO2吸附剂。
[0011]本专利技术中，所述制备方法以多源固废为原料，具有价格低廉、易获得等优点，多源固废经盐溶液浸渍处理可以提高吸附剂的比表面积，更多的CO2扩散进入吸附剂的孔道与
CaO发生反应，可以减缓吸附剂的烧结，可以提高吸附性能；掺杂氧化物可以提高吸附剂的塔曼温度，有效的抵抗了吸附剂的烧结，并且可以有效分散CaO晶粒，减小CO2气体的扩散阻力，促进气体扩散，从而提高其吸附性能和循环吸附性能；实现CO2的高效捕集和多源固废的无害化处理；具有成本低廉、工艺简单、环保且无二次污染等特点。
[0012]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述多源固废包括石灰石、电石渣、钢渣、硅钙渣、造纸污泥、脱硫石膏、粉煤灰或冶金渣尾矿中的任意一种或至少两种组合，所述组合典型但非限制性实例有：石灰石和电石渣的组合、钢渣和造纸污泥的组合或脱硫石膏和粉煤灰的组合等。
[0013]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述浸渍处理在盐溶液中进行。
[0014]优选地，步骤(1)所述浸渍处理的时间为1
‑
5h，例如可以是1h、2h、3h、4h或5h等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0015]优选地，所述盐溶液的浓度为0.5
‑
5mol/L，例如可以是0.5mol/L、1mol/L、1.5mol/L、2mol/L、2.5mol/L、3mol/L、3.5mol/L、4mol/L、4.5mol/L或5mol/L等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0016]优选地，所述盐溶液包括Na2CO3、NaCl、K2CO3或KCl中的任意一种或至少两种组合，所述组合典型但非限制性实例有：Na2CO3和NaCl的组合、NaCl和K2CO3的组合或K2CO3和KCl的组合等。
[0017]优选地，步骤(1)所述煅烧处理的温度为800
‑
1000℃，例如可以是800℃、820℃、840℃、860℃、880℃、900℃、920℃、940℃、960℃、980℃或1000℃等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0018]优选地，步骤(1)所述煅烧处理的时间为1
‑
3h，例如可以是1h、1.2h、1.4h、1.6h、1.8h、2h、2.2h、2.4h、2.6h、2.8h或3h等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0019]优选地，步骤(1)所述煅烧处理的升温速率为1
‑
5℃/min，例如可以是1℃/min、2℃/min、3℃/min、4℃/min或5℃/min等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0020]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述煅烧处理后进行球磨处理。
[0021]优选地，所述球磨处理的转速为200
‑
500r/min，例如可以是200r/min、250r/min、300r/min、350r/min、400r/min、450r/min或500r/min等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0022]优选地，所述球磨处理的时间为10
‑
30min，例如可以是10min、12min、14min、16min、18min、20min、22min、24min、26min、28min或30min等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0023]作为本专利技术优选的技术方案，以CO2吸附剂的质量为基准，步骤(2)所述氧化物的质量百分含量为1
‑
20％，例如可以是1％、3％、5％、7％、9％、11％、13％、15％、17％、19％或20％等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0024]优选地，步骤(2)所述氧化物包括Al2O3、Fe2O3、MgO、ZrO2、TiO2、La2O3或Y2O3中的任意一种或至少两种组合，所述组合典型但非限制性实例有：Al2O3和Fe2O3的组合、MgO和ZrO2的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多源固废改性的CO2吸附剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将多源固废依次进行浸渍处理和煅烧处理，得到吸附剂；(2)将氧化物进行干燥处理，将干燥后的氧化物与步骤(1)所述吸附剂混合，得到的混合物进行煅烧处理，得到所述CO2吸附剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述多源固废包括石灰石、电石渣、钢渣、硅钙渣、造纸污泥、脱硫石膏、粉煤灰或冶金渣尾矿中的任意一种或至少两种组合。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述浸渍处理在盐溶液中进行；优选地，步骤(1)所述浸渍处理的时间为1
‑
5h；优选地，所述盐溶液的浓度为0.5
‑
5mol/L；优选地，所述盐溶液包括Na2CO3、NaCl、K2CO3或KCl中的任意一种或至少两种组合；优选地，步骤(1)所述煅烧处理的温度为800
‑
1000℃；优选地，步骤(1)所述煅烧处理的时间为1
‑
3h；优选地，步骤(1)所述煅烧处理的升温速率为1
‑
5℃/min。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述煅烧处理后进行球磨处理；优选地，所述球磨处理的转速为200
‑
500r/min；优选地，所述球磨处理的时间为10
‑
30min。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的制备方法，其特征在于，以CO2吸附剂的质量为基准，步骤(2)所述氧化物的质量百分含量为1
‑
20％；优选地，步骤(2)所述氧化物包括Al2O3、Fe2O3、MgO、ZrO2、TiO2、La2O3或Y2O3中的任意一种或至少两种组合。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述干燥处理的温度为100
‑
150℃；优选地，步骤(2)所述干燥处理的时间为1
‑
3h；优选地，步骤(2)所述干燥处理后进行球磨处理；优选地，所述球磨处理的转速为200
...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱廷钰，郭旸旸，罗雷，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：