一种赤泥基CO2吸脱附剂的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开一种赤泥基CO2吸脱附剂的制备方法及应用，将赤泥干燥处理研磨后过60目筛；将过筛后的赤泥、CaO粉末和MgO粉末均匀混合，将混合粉末加热活化，得到活化赤泥真空常温避光保存；将活化赤泥研磨压片制粒，将颗粒填入吸附CO2的反应器中，将脱硫除尘后的含二氧化碳气体加压通入吸附反应器内，达到吸附饱和后，升温脱附，富集成高浓度CO2；本发明专利技术实现工业发展中的“碳中和、碳减排”目标，实现了固废

Preparation method and application of a red mud based CO2 absorption and desorption agent

【技术实现步骤摘要】
一种赤泥基CO2吸脱附剂的制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及跨介质污染物资源化治理领域，尤其涉及一种赤泥基CO2吸脱附剂的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]赤泥是氧化铝工业生产过程中产生的强碱性工业固体废物，其pH值约为10
‑
12，未活化的赤泥比表面积在7～10m2·
g
‑1，经过高温活化后的赤泥，比表面积可达20m2·
g
‑1以上。赤泥发达的孔道结构是吸附剂具有良好吸附性能的关键，吸附剂的孔结构、比表面积及孔隙大小对吸附性能具有显著的影响，而丰富的孔隙结构可以获得较强的物理吸附能力。据估计，一般平均每生产1吨氧化铝，附带产生1～1.5吨赤泥；而目前赤泥的综合利用率较低，大多数赤泥采用湿法露天贮坝堆存，堆放过程中不仅占用大量土地，而且由于赤泥的高碱性、高盐度的化学成分渗入土地易造成土地碱化、地下水污染，从而破坏生态环境。赤泥利用率较低，在“双碳背景下”，如果不加以利用，是资源的一种浪费。

技术实现思路

[0003]本专利技术通过高温活化工业固废赤泥，将活化赤泥压片制成颗粒状的CO2吸脱附材料，低浓度CO2在加压条件下，通过吸附材料层，加压促进赤泥对低浓度CO2的吸附，待吸附饱和后，关闭进气口出气口阀门，升高吸附器内温度，使吸附在赤泥材料中的CO2脱附，之后将 CO2从吸附装置中抽出富集储存，富集储存的CO2可以用于制备储氢材料甲酸，储氢能源可替代传统的“化石能源”，从而实现工业发展中的“碳中和、碳达峰”，本专利技术提供了碳封存处理处置的新思路，并同时实现赤泥基CO2吸脱附剂，为“双碳”目标下的工业生产行业绿色、健康发展提供全新技术支撑。
[0004]本专利技术技术方案如下：
[0005]一种赤泥基CO2吸脱附剂的制备方法，具体步骤如下：
[0006](1)将赤泥放入烘箱中进行干燥处理，将干燥的赤泥放入研钵中研磨至细小颗粒状并将其放入筛网中，过60目筛；
[0007](2)将过筛后的赤泥、CaO粉末和MgO粉末均匀混合，将混合粉末进行加热活化，得到活化赤泥置于真空条件中进行常温避光保存；将活化赤泥研磨压片制粒得到赤泥基CO2吸脱附剂。
[0008]步骤(1)中赤泥的组分及质量百分比为：Al2O
3 16～23％，SiO
2 9～14％，Fe2O
3 23～39％， CaO 13～17％，Na2O 2～7％，TiO
2 1～4％，其他部分为杂质。
[0009]步骤(1)烘箱烘干温度为100
‑
120℃的条件下保温24小时。
[0010]步骤(2)干燥后的赤泥、CaO粉末和MgO粉末的质量比为10:(1～1.2):(1～1.2)。
[0011]步骤(2)加热活化是在氮气保护下，以3
‑
5℃/min的升温速率升温至200
‑
500℃，并保温2
‑
3h。
[0012]步骤(2)压片制粒的颗粒过40
‑
60目筛，即40目筛下，60目筛上，颗粒粒径为0.25
‑
0.425mm。
[0013]本专利技术还提供所述赤泥基CO2吸脱附剂的应用方法，将赤泥基CO2吸脱附剂颗粒填入吸附 CO2的反应器中，进气口通入含二氧化碳气体，流速为400mL/min，进气口加压为2bar，气体经过赤泥材料层后被吸附，待吸附材料到达吸附饱和之后，关闭进气口与出气口阀门，升高温度，在500～600℃条件下，保温20～30min，从而使CO2从材料脱附，之后将反应器内CO2抽出储存，此过程同时降低反应器内压强，增加其脱附效率。
[0014]本专利技术的有益效果：
[0015](1)本专利技术利用工业固废赤泥对低浓度CO2进行吸附，再脱附富集成高浓度CO2，富集后的CO2可按照现有方法电化学催化转化为甲酸，在以废治废，废物利用的同时创造经济价值，是一种节能环保的治理方法，具有一定的发展前景与环保意义。
[0016](2)本专利技术提供了赤泥低成本处理处置的新思路，烘干赤泥中添加碱性物质改性后高温活化，改性活化后的赤泥相比原赤泥，对CO2的吸附量大大增加，实现赤泥的高效定向资源化，为“碳中和，碳达峰”目标下的工业绿色、健康发展提供全新技术支撑。
[0017](3)本专利技术实现CO2的捕集处理，同时，降低赤泥堆存量，实现“以废治废，废物利用”，具有较大的意义。在碳中和与碳达峰的大背景下，工业生产过程中产生CO2的污染治理十分重要。
附图说明
[0018]图1为赤泥原样N2吸附
‑
脱附等温线图；
[0019]图2为实施例2中活化赤泥N2吸附
‑
脱附等温线图；
[0020]图3为实施例2中活化赤泥SEM图。
具体实施方式
[0021]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步说明。
[0022]本专利技术实施例中CO2体积分数的检测方法为：采用ECOM烟气分析仪，型号为 ECOM
‑
J2KN烟气分析仪，检测过程中，CO2气体流速为400mL/min，在烟气分析仪接通出气口，每隔5min测一次出口处CO2气体积分数。
[0023]实施例1
[0024]一种赤泥基CO2吸脱附剂的制备方法及应用，具体步骤如下：
[0025](1)收集拜耳法块状赤泥，赤泥的组分及质量百分比为：Al2O
3 16～23％，SiO
2 9～14％，Fe2O
3 23～39％，CaO 13～17％，Na2O 2～7％，TiO
2 1～4％，其余为不可避免的杂质，将块状赤泥放入烘箱在120℃的条件下保温24小时进行干燥处理；
[0026](2)将干燥的赤泥放入研钵中研磨至细小颗粒状后过60目筛；
[0027](3)将CaO在研钵中研磨成粉末状后，与MgO粉末和干燥过筛的赤泥，按质量比1:1:10的比例，均匀混合，即10g赤泥中加入1gCaO粉末和1gMgO粉末；
[0028](4)将混合粉末在氮气保护下，以3℃/min的升温速率升温至200℃，并保温3h，进行加热活化后，得到活化赤泥并将其置于真空条件中进行常温避光保存；
[0029](5)将活化赤泥经研钵研磨后压片制成颗粒材料，颗粒过40
‑
60目筛，即40目筛下，60目筛上，颗粒粒径为0.25
‑
0.425mm，将制备成的赤泥基CO2吸脱附剂颗粒材料添加到吸附
装置中，进气口气体流速为400mL/min，CO2的体积分数为1.2％，低浓度CO2从底部经气体加压器，以2bar 的压力条件下通入，CO2通过吸附材料层，之后被赤泥基CO2吸脱附剂吸附，当达到吸附饱和后(进气口和出气口二氧化碳浓度几乎不变即为吸附饱和)，将进气口和出气口的阀门关闭，升高反应器内温度至500℃，保温时长25min，边保温边抽真空，将CO2抽出储存，同时降低反应器内压强，增强脱附效率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种赤泥基CO2吸脱附剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)将赤泥干燥处理研磨后过60目筛；(2)将过筛后的赤泥、CaO粉末和MgO粉末均匀混合，将混合粉末加热活化，得到活化赤泥真空常温避光保存；将活化赤泥研磨压片制粒得到赤泥基CO2吸脱附剂。2.根据权利要求1所述赤泥基CO2吸脱附剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中赤泥的组分及质量百分比为：Al2O
3 16～23％，SiO
2 9～14％，Fe2O
3 23～39％，CaO 13～17％，Na2O 2～7％，TiO
2 1～4％，其他部分为杂质。3.根据权利要求1所述赤泥基CO2吸脱附剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)干燥处理是在100
‑
120℃的条件下保温24小时。4.根据权利要求1所述赤泥基CO2吸脱附剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)干燥后的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兴源，李彬，朱恒希，张宇威，王紫嫙，齐佳敏，刘帅，杨迪，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：