[發明專利]鋰基二氧化碳吸附劑的制備方法

無效

• 申請號: 201210336200.5
• 申請日: 2012-09-12
• 公開（公告）號: CN102908981A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 郭欣;王珂
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B01J20/10
• 分類號: B01J20/10;B01J20/30;B01D53/04
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本發明屬于能源與環境領域，具體涉及一種廉價、高效鋰基二氧化碳吸附劑的制備方法，它可以吸附各種含二氧化碳尾氣中的二氧化碳，尤其適用于燃煤電廠、煤氣化制氫和甲烷蒸氣重整，并且其循環特性良好。?

背景技術

近年來，以CO₂為主的溫室氣體所引起的全球變暖已受到世界各國的普遍關注。CO₂被聯合國環境規劃署列為全球性污染物，在1997年于日本京都召開的聯合國氣候化綱要公約第三次締約國大會中所通過的《京都協議書》，明訂針對六種溫室氣體進行削減，其中就包括CO₂。CO₂等溫室氣體增溫效應導致植被的遷徙與物種的滅絕，氣候帶移動，海平面上升與陸地淹沒，洋流變化和厄爾尼諾頻發等現象。我國作為CO₂排放大國，有義務對CO₂排放進行嚴格控制，尤其是燃煤電站CO₂的控制，這對解決或緩解全球氣候變暖將產生積極的影響。?

世界各國都在研究大規模脫出和控制CO₂的技術和方法，如膜分離技術、胺吸收法、O₂/CO₂循環燃燒方式、化學鏈燃燒法、稀土金屬氧化物吸收法、固體吸附劑吸收法等，一般認為化學吸附具有更高的CO₂脫出效率，然而技術經濟性也是選擇CO₂減排方式的重要因素。目前，有相當多的國內外學者對于CO₂高溫吸收的化學吸收劑展開研究，出于原料來源、成本及吸收能力的考慮，CaO被視為高溫CO₂吸附劑的首選材料，一度成為研究的熱點，但是鈣基吸附劑隨循環次數增加捕集CO₂的性能均呈衰減趨勢，為保持較高的碳脫除效率需額外補充新鮮吸附劑，從而大大加重運行成本；與鈣基吸附劑相比，鋰基吸附劑具有以下優點：（1）吸附劑脫附溫度低，?在100％CO₂氣氛下，脫附溫度一般在750-800℃；（2）吸附劑循環性能較好，并沒有出現隨著循環次數增加循環性能急劇下降的狀況；（3）吸附劑機械性能較好，更適合作為流化床的床料。因此，硅酸鋰吸附劑是一種有前景的CO₂高溫吸附劑。而硅酸鋰吸附劑方面，常規固態制備方法主要采用價格較為昂貴的硅膠作為合成原料，無疑合成成本較高，同時制備出的吸附劑捕獲CO₂活性較弱、反應速率較慢，難以達到實際應用的需求。?

迄今為止，尚未見到以廉價的高嶺土為原料來制備高溫CO₂吸收材料硅酸鋰的發明專利、研究文獻等報道。?

發明內容

本發明的目的是提供了一種鋰基CO₂吸附劑的合成方法，它以天然礦物高嶺土為原料來制備鋰基CO₂吸附劑，從而降低了鋰基吸附劑的制備成本，同時達到緩解溫室效應的作用，降低了治理環境和生態環境的成本。?

本發明提供的鋰基二氧化碳吸附劑的制備方法，將碳酸鋰與高嶺土按照摩爾比2.0∶1～2.8∶1混合，升溫焙燒，反應制備得到鋰基CO₂吸附劑。?

作為上述技術方案的改進，在焙燒反應前，按下述過程對高嶺土進行預處理：將高嶺土預焙燒，使高嶺土脫水形成無定形硅酸鋁，再利用鹽酸酸洗并水浴除去雜質。?

作為上述技術方案的進一步改進。升溫焙燒時的反應溫度優選為700℃～900℃，焙燒時間優選為2h～6h。?

采用本發明方法制備得到的鋰基吸附劑來吸收CO₂，將該吸附劑置于熱重分析儀中，在(摩爾比)N_2∶CO₂=(0～6)∶1的氣氛中，在吸附溫度為500℃～800℃下，得到CO₂的吸收容量為15％～31％。鋰基吸附劑吸收CO₂的過程是一個可逆的過程，過程可用方程式表示如下：?

因此，吸附劑可以在較低溫度時捕獲混合氣體中的CO₂，并在較高溫度時放出高濃度的CO₂，從而達到循環捕獲利用CO₂的目的。具體而言，本發?明具有以下優點：?

(1)吸附劑合成原料為天然礦物，價格低廉容易獲得，對環境不產生二次污染。?

(2)吸附劑具有較高吸附速度和較大吸附量，并且其中含有少量的鉀、鈉等元素，提高了吸附劑的捕獲性能。?