[發(fā)明專利]一種高溫CO2吸收材料硅酸鋰的制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910095089.3
• 申請(qǐng)日: 2009-10-26
• 公開（公告）號(hào): CN101696015A
• 公開（公告）日: 2010-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陜紹云;賈慶明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B33/32
• 分類號(hào): C01B33/32;B01J20/10;B01J20/30;C01B31/20
• 代理公司: 昆明今威專利代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種以人造沸石為原料的高溫CO₂吸收材料硅酸鋰的制備方法，屬于吸收和分離從電廠、煙道氣中排放的高溫CO₂的領(lǐng)域。

背景技術(shù)

人工合成沸石稱為沸石分子篩，它是一類具有奇妙孔道結(jié)構(gòu)和獨(dú)特晶體化學(xué)性質(zhì)的含水架狀硅(鋁)酸鹽多孔礦物晶體材料。因其獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)和晶體化學(xué)性質(zhì)，沸石分子篩不僅具有可預(yù)測(cè)的高效的分子篩分功能，還具有離子交換性、吸收性和催化性等眾多優(yōu)異功能，因而在農(nóng)業(yè)、建材、化工、環(huán)保、能源、醫(yī)藥、國防以及新材料等眾多領(lǐng)域有著廣泛的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用和巨大的應(yīng)用潛力。可逆陽離子交換性是沸石分子篩重要而具有實(shí)際意義的物理化學(xué)性質(zhì)，也是其獲得廣泛應(yīng)用的重要原因。利用該性能可以在適當(dāng)條件下通過陽離子交換技術(shù)，調(diào)節(jié)沸石晶體內(nèi)部電場(chǎng)、有效孔徑以及表面酸性等，從而可以進(jìn)行沸石改性，改善其吸收與催化性能。還可以利用這種性能完成某些介孔材料的合成與組裝，在新材料新技術(shù)領(lǐng)域獲得應(yīng)用。這也是沸石應(yīng)用開發(fā)的重要發(fā)展方向。另外，沸石分子篩吸收劑常用于氣體分離和凈化如空氣制氮、CO₂的分離與純化等。

目前，全球?qū)O₂減排的要求日益迫切，對(duì)CO₂分離技術(shù)提出挑戰(zhàn)，要求開發(fā)更多適合在模擬電廠或煙道氣環(huán)境下CO₂高溫吸收的化學(xué)吸收劑，達(dá)到減少溫室效應(yīng)氣體排放并合理利用CO₂資源的持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。對(duì)于電廠或煙道氣中排出的高溫CO₂的吸收回收，物理吸收劑的吸收量受到孔隙率和比表面積的影響，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，通常吸收量不超過1mmol/g，尤其隨著溫度的升高其吸收量逐漸減小的特性限制了它在高溫下的使用。因此，研究一種好的CO₂高溫吸收的化學(xué)吸收劑是勢(shì)在必行的。

目前，對(duì)CO₂高溫吸收的化學(xué)吸收劑的研究還是非常多的。比較出于原料來源、成本及吸收能力的考慮，CaO被視為高溫CO₂吸收劑的首選材料，一度稱為研究的熱點(diǎn)，但是目前研制的多數(shù)鈣基CO₂吸收劑存在分解溫度高，反應(yīng)能耗大等特點(diǎn)，且經(jīng)過多次高溫循環(huán)吸收再生后，循環(huán)吸收容量、吸碳容量下降，影響到其在工業(yè)上的應(yīng)用。對(duì)于鋰鹽吸收劑，理論上完全反應(yīng)時(shí)CO₂與Li₄SiO₄和Li₂ZrO₃的質(zhì)量比為36.66％和28.76％，尤為突出的是，它在反應(yīng)過程中將CO₂由氣體的形式轉(zhuǎn)化為固體，便于儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用，而且純度非常高，需要時(shí)將之加熱至一定溫度即可發(fā)生分解反應(yīng)獲得。因此，鋰鹽吸收劑是一種比較有前途的高效吸收劑。

Miriam?J.Venegas等以二氧化硅和碳酸鋰為原料采用高溫固相法合成了硅酸鋰材料，同時(shí)他們以硝酸鋰和正硅酸乙酯為原料通過溶膠-凝膠法合成了小粒徑的硅酸鋰材料。比較了不同制備方法制備的硅酸鋰材料對(duì)CO₂吸收性能的影響。

國內(nèi)的王銀杰等以二氧化硅和碳酸鋰為原料，采用高溫固相反應(yīng)法于不同溫度(500℃～750℃)下合成了一系列可在高溫下直接吸收CO₂的硅酸鋰材料。除此之外，他們還研究了鈉離子、鉀離子摻雜對(duì)硅酸鋰材料吸收CO₂的影響。

迄今為止，尚未見到以廉價(jià)的人造沸石為原料來制備高溫CO₂吸收材料硅酸鋰的發(fā)明專利、研究文獻(xiàn)等的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種以人造沸石和硝酸鋰為原料，通過離子交換、溶膠凝膠法來制備可用于高溫吸收CO₂的硅酸鋰材料的工藝，從而為人造沸石的應(yīng)用開發(fā)了新領(lǐng)域。

目前研究最多的CO₂高溫吸收劑主要集中在鋰基陶瓷，而硅酸鋰材料被認(rèn)為是吸收CO₂最好的。目前大多數(shù)的硅酸鋰材料的制備都是采用經(jīng)過加工的SiO₂原料與Li₂CO₃混合通過高溫固相法得到的。本發(fā)明以天津市福晨化學(xué)試劑廠生產(chǎn)的人造沸石和LiNO₃為原料，通過離子交換、溶膠凝膠法制備了能在高溫吸收CO₂的硅酸鋰材料，使廉價(jià)的人造沸石資源得以開發(fā)利用，開發(fā)了人造沸石在新領(lǐng)域上的應(yīng)用。同時(shí)達(dá)到緩解溫室效應(yīng)的作用，降低了治理環(huán)境和生態(tài)環(huán)境的成本。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：