【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及二氧化碳捕集和封存，特别涉及一种二氧化碳吸附矿化一体材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、二氧化碳捕集和封存(ccs)是实现“负碳”最直接和有效的方式。开展ccs研究和工业化实践势在必行。有别于燃煤电厂等的“集中式碳排放”，陆路运输、航空、工业企业、居民生活取暖燃煤燃气等“分布式碳排放”占到碳排放总量的50％左右。针对于这部分总量可观的分布式碳排放，当前主流的集中定点式ccs技术并不适用。传统ccs系统中单co2捕集环节即占据总成本的70％之多；而对于分布式碳排放，现有技术co2捕集成本还将指数级增长、从而使整个系统完全不具备经济可行性。
2、行业内提出了从空气中直接捕获二氧化碳(direct air carbon capture，dac)的思路。dac优势在于可以进行“分布式”布置，例如可以摆脱“碳源”的地理位置限制，建在靠近风能、太阳能等非碳、低成本能源的地区，规模可大可小。然而，目前行业内仍倾向使用高吸附性能但高成本的有机胺类吸附剂，并且有赖于电能驱动大量空气与吸附剂进行充分接触以使其中稀薄的二氧化碳(350ppm)被吸附分离；二氧化碳脱附及吸附剂再生过程中还需要较高能量且有部分吸附剂损失。以上几个方面意味着较高的原材料成本和能耗成本。据估算，二氧化碳直接空气捕集与封存(daccs)当前固定1t二氧化碳的成本在200-1000美元之间；成本仍然是限制daccs技术发展的核心因素，寻找低成本、高吸附性能的吸附剂是关键。
3、关于co2捕集之后的封存(storage)问题，“矿化”技术(
4、中国专利文献cn108525637b公开了一种碳模板法改性钙基二氧化碳吸附剂及其制备方法，其基本操作为：将无机钙源(硝酸钙等)和惰性载体前驱体(硝酸镁等)与碳源(葡萄糖等)加水混合、烘干、500℃～700℃碳化、800℃恒温煅烧后得到改性后的钙基二氧化碳吸附剂。二氧化碳吸附能力最高为0.7～0.8gco2/g。该吸附剂的制备程序繁琐，原料和过程能耗成本高。
5、专利文献cn201611019756.6公开了一种利用钾长石亚熔盐法生产废渣的二氧化碳矿化方法，其基本原理是：先以cao和质量分数为40％-80％的naoh或koh浸出、提取钾长石中的k，所得以假硅灰石(ca3sio9)和钙长石(caal2si2o8)为主物相的硅酸钙渣作为二氧化碳矿化剂；再将所得矿化剂与水混合(固液比1:1-1:100)置于反应器中，通入co2气体(质量分数大于50％，co2分压大于0.3mpa)，在30-400℃温度下搅拌(200-800r/min)反应1-4小时，优选条件下co2矿化效率能达到39％～46％。该方法的原材料(钾长石、高浓度碱液)成本高、对co2的浓度要求高，且矿化条件苛刻、不利于大规模部署。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种二氧化碳吸附矿化材料及其制备方法和应用，基于本专利技术的方法制备二氧化碳吸附矿化材料，制备工艺简单，成本低，且所得材料集二氧化碳吸附和矿化功能为一体，且无需苛刻的条件就能实现二氧化碳的吸附和矿化；此外，将其施加于作物生长的土壤中，还能同步进行作物固碳，并促进作物增产。
2、本专利技术为达到其目的，提供如下技术方案：
3、本专利技术第一方面提供一种二氧化碳吸附矿化材料的制备方法，主要包括如下步骤：将第一物料和第二物料在碱性环境中于90-120℃进行水热反应，将所得产物过滤、洗涤，并任选地进行干燥，获得二氧化碳吸附矿化材料；
4、其中，所述第一物料为硅源，所述第二物料为钙源；所述第一物料和第二物料按照si：ca的摩尔比为1：0.6～1.5进行投料。
5、本专利技术将硅源、钙源按照特定的投料比例在碱性环境中于90-120℃进行水热反应，能够得到一种集二氧化碳吸附和矿化一体的材料。该材料能够用于二氧化碳的捕集和矿化，无需对二氧化碳进行额外的浓度和压力控制，即可实现二氧化碳的捕集和矿化效果，能够适用于自然条件下从空气中直接捕捉二氧化碳并进行矿化。本专利技术通过一步反应获得二氧化碳吸附矿化材料，制备工艺简便，易于控制，且制备成本低。本专利技术人发现，在本专利技术的反应体系中，将反应温度控制在90-120℃，能够获得二氧化碳吸附和矿化性能优良的材料，若温度过低或过高，将无法获得性能理想的材料。
6、较佳实施方式中，所述第一物料和所述第二物料按照si：ca的摩尔比为1：0.6～1.3进行投料，更优选si：ca的摩尔比为1：0.6～1.2，采用优选的摩尔比投料获得的吸附矿化材料，具有进一步改善的总固碳能力，同时具备良好的无机矿化固碳能力和作物固碳能力。
7、一些实施方式中，在进行水热反应之前，将第一物料、第二物料和碱性物料用水调配成混合料，所述碱性物料中的碱性试剂在所述混合料中的浓度为1～10mol/l。一些实施方式中，碱性试剂选自naoh和/或koh；碱性物料为碱性试剂或碱性试剂的水溶液，即碱性物料可以是以固体碱性试剂粉末或者是碱性试剂溶液的形式添加。
8、优选地，所述第一物料和所述第二物料的总量在所述混合料中的浓度为80-250g/。
9、本专利技术的制备方法中，硅源可以为液态硅源或固态硅源，或为液态硅源和固态硅源任意比例的混合物；钙源可以为液态钙源或固态钙源，或为液态钙源和固态钙源任意比例的混合物。一些实施方式中，硅源包括但不限于na2sio3、k2sio3、水玻璃、粉煤灰、含硅冶炼渣、硅溶胶、硅凝胶、硅微粉、硅藻土、高岭土中的一种或多种。一些实施方式中，钙源包括但不限于氧化钙、氢氧化钙、电石渣、氯化钙、硫酸钙、脱硫石膏、磷石膏、柠檬酸石膏、硝酸钙中的一种或多种。
10、前文提到的“所述第一物料和所述第二物料按照si：ca的摩尔比为1:0.6-1.5进行投料”，若第一物料和第二物料中均含有硅元素，则此处摩尔比中的si是基于第一物料和第二物料二者所含硅的总量进行计算的；若第一物料和第二物料中均含有钙元素，则此处的ca是基于第一物料和第二物料所含钙的总量进行计算的。
11、本专利技术的制备方法中，第一物料和第二物料在碱性环境下于90-120℃进行水热反应，水热反应的时间例如为3-5h。反应结束，过滤后，用水洗涤，优选洗涤至过滤液(洗涤过程中滤出的滤液)的ph≤11。制备过程中涉及的或可能涉及的加热、搅拌、过滤、洗涤、烘干等均为采用本领域常规操作。制备过程中需尽可能减少与含有二氧化碳的气体(例如空气)接触，以减少二氧化碳吸附矿化材料与二氧化碳提前反应。
12、本专利技术的制备方法，制得的二氧化碳吸附矿化材料根据使用需要，可以进行烘干或不烘干，例如直接以湿滤饼的形态使用，或将滤饼配制成所需浓度的浆料使用，或者烘干成粉状使用。
13、本专利技术还提供一种二氧化碳吸附矿化材料，其采用上文所述的制备方法制得。一些实施方式中，该本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种二氧化碳吸附矿化材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述Si：Ca的摩尔比1：0.6～1.3，优选为1：0.6～1.2。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在进行所述水热反应之前，将所述第一物料、所述第二物料和碱性物料用水调配成混合料，所述碱性物料中的碱性试剂在所述混合料中的浓度为1～10mol/L；
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述硅源为液态硅源或固态硅源，或为液态硅源和固态硅源的混合物；
5.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应的时间为3-5h；
6.一种二氧化碳吸附矿化材料，其特征在于，采用权利要求1-5任一项所述的制备方法制得。
7.一种对二氧化碳进行吸附和矿化的方法，其特征在于，采用权利要求6所述的二氧化碳吸附矿化材料对所述二氧化碳进行吸附和矿化；
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，待处理的含二氧化碳的气源在与所述二氧化碳吸附矿化材料接触前不进行额外的
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述二氧化碳吸附矿化材料施加于土壤中进行所述吸附和矿化。
10.权利要求6所述的二氧化碳吸附矿化材料的应用，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳吸附矿化材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述si：ca的摩尔比1：0.6～1.3，优选为1：0.6～1.2。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在进行所述水热反应之前，将所述第一物料、所述第二物料和碱性物料用水调配成混合料，所述碱性物料中的碱性试剂在所述混合料中的浓度为1～10mol/l；
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述硅源为液态硅源或固态硅源，或为液态硅源和固态硅源的混合物；
5.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应的时间为...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘汇东，郭屹，肖永丰，姜晓琳，
申请(专利权)人：国家能源投资集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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