[發明專利]一種改性微波活性炭吸附劑的制備方法

有效

• 申請號: 201210064995.9
• 申請日: 2012-01-13
• 公開（公告）號: CN102580679A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 易紅宏;李芬容;唐曉龍;寧平;彭金輝;李云東;何丹;李凱
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;B01D53/04
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技術領域

本發明涉及一種改性微波活性炭吸附劑的制備方法，具體是一種吸附分離CO₂和CH₄的改性活性炭吸附劑的制備方法，屬于氣體分離技術領域。

背景技術

目前，能源危機與環境問題日趨嚴重，許多國家相繼開發利用沼氣作為能源。沼氣是一種清潔能源，其主要成分是CH₄和CO₂，通常情況下沼氣中CH₄的含量約為60%～70%，CO₂含量約為30%～40%，此外還有少量的O₂、N₂等其它氣體。從垃圾填埋場回收和利用沼氣中的CH₄氣體，從技術上和經濟效益上來說都是可行的，而且是減排CH₄氣體的一條有效途徑。一個城市的集中垃圾填埋場有大量的CH₄氣體，如果將其利用起來，就減排了相當數量的溫室氣體，并提供了新的能源來源途徑；而同時CO₂的存在大大降低了單位體積氣體的能量值，此時的沼氣使用范圍及其有限，且效率較低。此外，CO₂的存在還會腐蝕運輸管道，造成危害。因此如何對CH₄和CO₂進行有效的分離，并分別加以利用，在當前具有重要的戰略意義。在我國，農村大量的中、小型沼氣池所產的沼氣主要是用于做飯和照明，沒有發揮出更大的經濟效益；而在歐洲和北美，生產的沼氣通過凈化后并入天然氣管網、用于沼氣燃料電池發電、熱電聯產或用作汽車燃料，能產生更大的經濟效益。

有效分離CH₄和CO₂的方法有吸收法、膜分離法、低溫蒸餾法以及變壓吸附法等。吸收法往往采用堿性溶液做吸收劑分離氣體，技術操作復雜，能耗大，且容易產生廢水污染。中國專利CN101693169A報道了一種分離CO₂、CH₄混合氣體的復合膜的制備方法，通過將對CO₂具有強烈吸附性能的SAPO-34分子篩摻雜進入炭分子膜的前驅液中，從而促進了復合膜對CO₂的選擇性滲透，提高了CO₂/CH₄的選擇性。但是采用膜分離法通常需要脫水和過濾過程，增加了操作工藝的復雜性。

吸附法具有產品純度高、能耗低、工藝流程簡單、自動化程度高等優點，在天然氣的凈化和沼氣的分離中的應用也越來越受到重視，國內外的許多學者都積極地研究吸附分離CO₂/CH₄技術。吸附分離法的關鍵就是吸附劑的選擇。在分離CO₂/CH₄的吸附工藝中常用的有天然沸石、分子篩、硅膠、活性炭等。中國專利CN126871A報道了用天然形成的富鈉斜發沸石作為吸附劑，采用變壓吸附法從甲烷中大量分離二氧化碳。在低操作壓力下可脫出大量的大部分二氧化碳。該吸附吸附分離效果較好，但使用天然沸石成本較高。活性炭具有發達的微孔結構，吸附容量大，價格低廉，在氣體吸附分離領域中得到了廣泛的應用。中國專利CN?101255945A公開了一種利用活性炭微球吸附劑脫除天然氣中二氧化碳的技術，可以將天然氣中的二氧化碳含量由約10.0體積%降低到0.05體積%。該發明中的活性炭微球吸附劑吸附脫附簡單，能循環反復利用，但是在常壓下吸附選擇性不高。隨著科技的發展，利用微波加熱方式處理制得的活性炭因其受熱均勻，成本低廉，制取方便，吸附性能良好等優點而成為研究的熱點。目前，經微波處理的活性炭被廣泛地應用于水質處理及凈化領域，在一些氣體凈化領域內也得到應用，中國專利CN101693162A公布了一種利用微波輻射下的活性炭對鍋爐煙氣同時脫硫脫硝的方法，發明利用了微波的選擇性加熱性能，結合炭對SO2和NOX的還原能力，大大提高了同時脫硫、脫硝的效率，可以達到95%以上的脫硫率和90%以上的脫硝率。微波活性炭在吸附分離CO₂/CH₄氣體領域中的應用，尚未見報道。

發明內容

本發明旨在提供了一種改性微波活性炭吸附劑的制備方法，通過本發明制備的吸附劑是能分離吸附CO₂和CH₄氣體的改性微波活性炭吸附劑。

本發明中以微波活性炭作為載體，負載堿金屬離子K離子作為活性組分進行改性，采用超聲波等量浸漬，制得吸附劑。改性吸附劑的具體制備方法包括如下步驟：