[發明專利]一種氨基改性吸附材料的制備方法

無效

• 申請號: 201210385041.8
• 申請日: 2012-10-11
• 公開（公告）號: CN103721679A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 李會泉;王興瑞;侯新娟
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/30
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉;賈玉忠

技術領域

本發明涉及一種氨基改性吸附材料的制備方法，用于提高對高爐煤氣中CO₂的選擇性分離，屬于CO₂吸附分離技術領域。

技術背景

鋼鐵冶煉過程中CO₂排放主要來自高爐煉鐵系統，其冶煉一噸鐵將產生2000m³富含CO₂的高爐煤氣，由于熱值較低，主要用于燃燒發電，實際發電效率大約只有20%左右，造成大量CO₂排放。當前，國內外均在開展高爐煤氣的提質利用技術研發，而實現高爐煤氣提質利用的核心在于CO₂/N₂/CO體系中CO₂的低成本分離。現有吸附劑CO₂吸附量小，選擇性低，難以分離得到高純度的CO₂，不能滿足高爐煤氣CO₂分離的需求，現有的氨基改性吸附材料多采用浸漬法。例如中國專利號為200610085356.5的技術將TEPA等有機胺類涂布到介孔材料原粉表面制備了氨基改性吸附劑。盡管具有很高的吸附量和選擇性，但有機胺類在高溫條件下容易揮發，導致材料吸脫附循環穩定性差。因此，迫切需要開發一種對于CO₂具有高吸附量，高選擇性，高循環穩定性的吸附材料。

發明內容

本發明的技術解決問題：克服現有技術的不足，提供一種用于選擇性分離高爐煤氣中CO₂的氨基改性吸附材料的制備方法，具有吸附量高，CO₂選擇性強，可循環利用等優點，制備工藝簡單，易于工業化生產。

本發明的技術解決方案：一種氨基改性吸附材料的制備方法，所述氨基改性吸附材料包括多孔材料MIL-101和氨基改性劑，多孔材料MIL-101與氨基改性劑的成分比為1-100mmol氨基改性劑/g?MIL-101，通過以下步驟制成：

步驟一，將MIL-101在50～300℃，真空度為0.1-100Pa條件下，保溫1～20小時，進行脫氣處理；

步驟二，將氨基改性劑加入溶劑中，制成濃度為10～500mmol/L氨基改性劑溶液；

步驟三，將經過脫氣處理的MIL-101加入到氨基改性劑溶液中，在常溫下混合0.5-10小時，在氮氣保護下進行嫁接反應，氮氣流量為10～500ml/min，嫁接反應溫度為50～300℃，嫁接反應時間為1～24小時；

步驟四，將步驟三的反應產物過濾后，使用乙醇洗滌1-5次，在50-150℃溫度下干燥1-10小時，制成氨基改性吸附材料。

所述氨基改性劑為含有兩個或兩個以上氨基的有機多胺。

所述氨基改性劑為乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或對苯二胺中的一種。

所述溶劑為苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二甲基亞砜中的一種。

所述多孔材料MIL-101的粒徑為40-120目。

本發明與現有技術相比的優點在于：

（1）本發明利用多孔材料MIL-101具有金屬配位空位的特點，將有機胺類嫁接到多孔材料MIL-101表面，能夠顯著提高對CO₂的選擇性和吸附量，同時還具有高循環穩定性的優點。

（2）本發明制備過程工藝簡單，易于工業化生產。所制備的材料在保持原有高CO₂吸附量的同時，顯著抑制了CO的吸附，在298K，CO和CO₂分壓分別為20KPa條件下，CO₂對CO的選擇性從1.8提升到29.5。

附圖說明

圖1為利用本發明方法制備的氨基改性吸附材料對CO₂和CO的靜態吸附曲線圖；

圖2為利用本發明方法制備的氨基改性吸附材料對CO₂吸附量隨循環次數變化圖。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施例詳細介紹本發明。但以下的實施例僅限于解釋本發明，本發明的保護范圍應包括權利要求的全部內容，不僅僅限于本實施例。

實施例1