本发明专利技术公开了一种形成ＣＯ２捕获元件的工艺，包括提供单体或单体混合物或聚合物粘结剂的混合物，与粘结剂可混合的液体载体，以及颗粒形式的ＣＯ２吸附剂或吸收剂；使所述混合物形成湿的薄层或薄膜；蒸发至少部分所述液体载体以形成薄层或薄膜；以及处理该薄层或薄膜以在该薄层或薄膜体中形成孔。本发明专利技术还公开了一种形成ＣＯ２捕获元件的工艺，包括将含有吸附剂材料和聚合物的混合物涂覆在一基底材料上；在该材料上原位聚合所述混合物；以及胺化该有聚合物涂层的材料。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一方面涉及从空气中除去选定的气体。本专利技术尤其用于从空气中提取二氧 化碳(CO2)，并就这方面的用途加以说明，然而其他用途也应考虑到，包括隔离NOx和SO2等 其他气体。
技术介绍
有令人信服的证据表明大气中二氧化碳水平的急剧增加和全球表面温度的相应 增加之间具有很强的相关性。这种影响通常被称为全球变暖。CO2排放的各种来源中有大 量的小而分布广泛的排放体，从源头上减轻它们是不切实际的。另外，大规模的排放体如碳 氢燃料发电厂没有受到充分保护来防止排放CO2进入大气。这些主要源和其它结合起来导 致产生了大气二氧化碳浓度的急剧增加率。直到所有排放体在其源头被纠正为止，都需要 其他技术来捕获不断增加的(尽管相对较低)背景水平的大气co2。人们正在努力提高现 有的排放减少技术并开发新型技术，用于直接捕获周围环境的CO2。这些努力需用方法学来 管理由此产生的CO2的浓缩废物流，以防止它重新引入大气。CO2的产生发生在各种工业应用中，例如电力发电厂从煤中以及在碳氢化合物的 使用中产生CO2,碳氢化合物通常为燃烧装置(如发动机)中燃烧的燃料的主要成分。从这 些燃烧装置排出的废气包含CO2气体，其目前被简单地释放到大气中。然而，随着对温室气 体的日益关注，来自所有来源的CO2排放将必须缩减。对于移动源来说，最佳选择很可能是 直接从空气中而不是从汽车或飞机的移动燃烧装置收集二氧化碳。从空气中除去CO2的优 点在于它不再需要将CO2储存在移动装置上。从环境空气中提取二氧化碳(CO2)使人们有可能使用碳基燃料并在事后处理相关 的温室气体排放。由于百万分之量的二氧化碳既无毒也无害，但仅通过在大气中积累就造 成环境问题，所以从空气中除去CO2有可能弥补其他地方和不同时间的同样大小的排放量。人们已经开发了各种方法和设备用于从空气中除去C02。在一种现有技术方法中， 用吸附剂如罐中的碱性溶液洗涤空气，该罐填充了拉西环(Raschigring)，使气体和液体的 混合尽可能最大。CO2与吸附剂相互作用并被吸附剂捕获。为了消除少量的CO2，还使用了 凝胶吸附剂。虽然这些方法能有效地除去CO2,但它们有一个严重的缺点，因为它们从空气 中有效地除去CO2时，必须驱动空气使其在相当高的压力下通过吸附剂。对任何技术来说，从空气中除去大量低浓度CO2的最令人畏惧的挑战包括处理大 量的空气并浓缩该CO2,使用的能量消耗要小于原始产生该CO2的能量消耗。由于消除过程 中存在相对较高的压力损失，导致需要耗费大量能源来压缩空气。压缩空气时使用的这些 额外的能量会对该过程的整体CO2平衡有不利影响，因为增大空气压力所需 的能量产生的 CO2可能超过了捕获的量，使该处理过程失去价值。现有技术方法导致不能从空气中充分捕获CO2,因为这些现有技术需要加热或冷 却空气，或大大改变空气的压力。因此，CO2的净减少微不足道，捕获过程可能将CO2作为该 过程的用电产生的副产品而引入大气。共同受让人2007年3月8日提交的共同未决的美国申请No. 11/683，824，公开号 No. US 20070217982A1中，描述了一种利用固态功能化阴离子交换材料的空气捕获装置，该 材料可形成以提供相对较大的表面积供空气流动。固态阴离子交换材料可由阴离子交换材 料的膜形成，例如功能化聚乙烯等；或者包括用阴离子交换材料涂层的惰性基底材料膜形 成。在专利技术人先前专利技术的优选实施方式中，氨基交换材料包括“面条状”的Imm厚Imm宽的 线股，这些线股是通过将商业购买的阴离子交换膜材料劈开而形成的，该膜材料可以购自 Snowpure有限公司(San Clemente，California)。生产商说这种膜材料包括将切碎的阴离 子交换树脂混合在聚丙烯基质中，并根据美国专利No. 6，503，957和6，716，888的教导挤压 成膜。该固态阴离子交换聚合物可形成为单元格等。
技术实现思路
本专利技术研究了另一种固体离子交换材料，替换目前使用的上述离子交换材料作为固体吸附剂材料，用于捕获空气中的CO2。更具体地，本专利技术提供一种通过将固体CO2吸附剂 材料固定在支撑物的内部或支撑物上，形成用于捕获空气中CO2的固体吸附剂材料的工艺。 在本专利技术优选的实施方式中，固体CO2吸附剂材料包括共同容纳在多孔基质内的固体颗粒 状吸附剂材料。或者，固体CO2吸附剂材料可包括支撑在支撑基质表面的固体颗粒状吸附 剂材料。支撑基质可以是膜的形式，其可被切割或撕裂成细长的元件，纤维束，它们可以是 有序或无序的各种几何形状，如管或管束、蜂窝状、盘状等。附图说明从以下详细描述结合附图可以看出本专利技术进一步的特点和优点，其中相同的数字 表示相同的部件，其中图1是现有技术聚合物基质Snowpure薄膜的三维图，显示树脂珠散布于整个基 体。图2是本研究中使用的C02/H20蒸气测量装置的示意图。图3显示凝胶化之前的PSU-树脂薄膜。图4显示最终薄膜成形后的PSU-树脂薄膜。图5是显示0. 78g PSU-树脂复合薄膜样品的CO2吸附能力或解吸附动力学的图 表。腔室中样品的吸附能力可以从水平虚线(表示CO2大气浓度 400ppm)和吸附曲线(显 示当含400ppm CO2的空气通过腔室时，被薄膜吸附的CO2的量)之间的面积来估算。图6是显示1. 13g参考薄膜Snowpure的CO2吸附的另一个CO2VS时间图。图7是显示两种薄膜，1. 13g参考薄膜Snowpure和1. 03g PSU PVP薄膜的CO2吸 附能力的CO2Vs时间图。图8是显示两种薄膜，相同的Snowpure参考薄膜与0. 88g PVDF-HFP薄膜的CO2吸 附能力的CO2Vs时间图。图9是显示当水蒸气饱和的空气净化通过该腔体时，出现的CO2解吸模式的CO2Vs 时间图。图10是显示VBC/styrene比等于1，当空气净化通过它干燥薄膜时的CO2VS时间 图。图11是VBC/styrene比等于1，水蒸气净化通过腔体时薄膜的CO2VS时间图。图12是VBC/styrene比等于1，空气净化腔体中的薄膜的CO2VS时间图。图13是显示当空气净化通过含有样品薄膜的腔体时，样品VBC/styrene比等于2 的样品状态的CO2Vs时间图。图14是显示高湿度空气净化样品薄膜时，样品VBC/styrene比等于2的CO2VS时 间图。 图15是仅2. 7g VBC和2. 9g Snowpure薄膜时，薄膜的CO2VS时间图。图16是仅聚酯/棉线VBC2. 0g，用干燥空气净化的样品的CO2浓度vs时间图。专利技术详细描述为了开发另一种形成固体CO2吸附剂材料的方法，首先需要更好地了解目前 使用的商业购买材料的结构以及这类材料能够吸收CO2的原因。正如从上述美国专利 No. 6，503，957和NO. 6，716，888中清楚了解的那样，Snowpure材料是用聚丙烯作为支撑基 质，用研磨的阴离子交换树脂粉末作为活性填料，通过热挤压方法制成。聚丙烯聚合物是疏 水性的，因此它能提供物理支撑并且不会在水溶液中溶解。聚丙烯聚合物基质具有狭窄的 分子量分布和低的熔点(125 130°C，尽管聚丙烯通常在约160°C熔化)。低熔点有助于避 免挤压过程中树脂粉末的热分解。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种形成ＣＯ↓［２］捕获元件的工艺，包括：提供单体或单体混合物或聚合物粘结剂的混合物，与粘结剂可混合的液体载体，以及颗粒形式的ＣＯ↓［２］吸附剂或吸收剂；使所述混合物形成湿的薄层或薄膜；挥发至少部分所述液体载体以形成薄层或薄膜；以及处理该薄层或薄膜以在该薄层或薄膜体中形成孔。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-11-20 60/989,405;US 2008-6-4 61/058,876;US一种形成CO2捕获元件的工艺，包括提供单体或单体混合物或聚合物粘结剂的混合物，与粘结剂可混合的液体载体，以及颗粒形式的CO2吸附剂或吸收剂；使所述混合物形成湿的薄层或薄膜；挥发至少部分所述液体载体以形成薄层或薄膜；以及处理该薄层或薄膜以在该薄层或薄膜体中形成孔。2.如权利要求1所述的工艺，其中所述可混合的液体载体包括可溶于水的单体或聚合 物溶剂。3.如权利要求1所述的工艺，其中处理薄层或薄膜以在该薄层或薄膜体中形成孔的步 骤包括将所述薄层或薄膜在凝胶化之前浸入去离子水中足够长的时间，以除去残留的可 混合的液体载体。4.如权利要求1所述的工艺，其中所述单体或单体混合物或聚合物粘结剂选自聚双酚 A碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醋酸乙烯酯、聚氯乙烯、 聚四氟乙烯、聚砜、聚偏氟乙烯、苯乙烯/丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸三元共聚物、和偏氟乙 烯_六氟丙烯共聚物，及它们的混合物。5.如权利要求2所述的工艺，其中所述可混合的液体载体包括二甲基甲酰胺。6.如权利要求1所述的工艺，其中所述CO2吸附剂或吸收剂颗粒构成所述薄层或薄膜 的约10体积％至约90体积％。7.如权利要求6所述的工艺，其中所述CO2吸附剂或吸收剂包括离子交换树脂。8.如权利要求7所述的工艺，其中所述离子交换树脂包括1型或2型离子交换树脂。9.如权利要求7所述的工艺，其中所述树脂颗粒构成铸造薄膜的约20体积％至约80 体积％。10.如权利要求7所述的工艺，其中所述树脂颗粒构成铸造薄膜的约30体积％至约70 体积％。11.如权利要求7所述的工艺，其中所述树脂在与聚合物粘结剂混合之前被研磨或切 为约100至约1000微米的粒径。12.如权利要求7所述的工艺，其中所述树脂被研磨或切为约200至约500微米的粒径。13.如权利要求1所述的工艺，其中成品薄膜的厚度为约0.1至约2. 0mm。14.如权利要求1所述的工艺，其中...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘平，
申请(专利权)人：环球研究技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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