[發(fā)明專利]一種CO2 吸收劑及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310016991.8
• 申請日: 2013-01-16
• 公開（公告）號: CN103007690A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡庚申;姚蔓莉;羅孟飛;馮星星;董艷艷
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江師范大學(xué)
• 主分類號: B01D53/14
• 分類號: B01D53/14
• 代理公司: 杭州宇信知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 33231
• 代理人: 張宇娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種CO₂吸收劑及其制備方法。

背景技術(shù)

由于CO₂氣體的溫室效應(yīng)，CO₂的捕捉技術(shù)越來越受到重視，常見的CO₂吸收劑有機(jī)胺溶液、金屬氧化物以及負(fù)載有機(jī)胺的介孔材料等。有機(jī)胺溶液具有CO₂吸收性能高的優(yōu)點，然后其缺點為有機(jī)胺溶液具有腐蝕性，容易腐蝕用于捕捉CO₂的容器；固體金屬氧化物的缺點為捕捉性能較低，這是由于常溫下CO₂只吸附或只與金屬氧化物的表面發(fā)生反應(yīng)。因此設(shè)計開發(fā)一種低腐蝕但具有高CO₂捕捉性能的吸收劑具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服有機(jī)胺溶液具有腐蝕性，而金屬氧化物CO₂捕捉性能低的不足，提供一種結(jié)合有機(jī)胺溶液和金屬氧化物各自優(yōu)點的CO₂吸收劑及其制備方法。

為解決該技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種CO₂吸收劑，其特征在于：該吸收劑由有機(jī)胺和堿性金屬氧化物組成，有機(jī)胺與堿性金屬氧化物的質(zhì)量比為0.01～100：1。

較佳的是有機(jī)胺與金屬氧化物的質(zhì)量比為1：1。

所述有機(jī)胺濃度為0.0125%～1.25%。

該吸收劑的制備方法為：將一定量的有機(jī)胺溶解于水中，然后加入一定量的堿性金屬氧化物，采用超聲或攪拌將金屬氧化物盡可能懸浮分散在水中，制得有機(jī)胺-金屬氧化物吸收劑。

所述的有機(jī)胺為乙醇胺、二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺（MDEA）、哌嗪、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、聚乙烯亞胺等。

所述的堿性金屬氧化物為工業(yè)生產(chǎn)或自然界天然存在的氧化鎂、氧化鈣、氧化鋇、氧化鈹?shù)取?/p>

采用上述技術(shù)方案，在有機(jī)胺-金屬氧化物共存的水體系中，由于有機(jī)胺的存在，通CO₂后，CO₂首先與有機(jī)胺發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生銨正離子和碳酸氫根離子；銨正離子然后與金屬氧化物發(fā)生反應(yīng)，生成金屬離子和有機(jī)胺。實驗也證明，若沒有有機(jī)胺的存在，金屬氧化物固體或在水中很難與CO₂發(fā)生反應(yīng)。所以整個反應(yīng)可以表述為金屬氧化物與CO₂以及水反應(yīng)生產(chǎn)金屬離子和碳酸氫根離子，有機(jī)胺在整個反應(yīng)中起了“催化劑”的作用，即有機(jī)胺為促進(jìn)劑，由于有機(jī)胺的促進(jìn)作用，堿性金屬氧化物與CO₂以1：2的化學(xué)計量比發(fā)生反應(yīng)，因此其捕捉CO₂的能力大幅提高。在反應(yīng)體系中，一般只需要較低濃度的有機(jī)胺，在一定程度上可以減少有機(jī)胺對反應(yīng)容器的腐蝕性，同時由于金屬氧化物的化學(xué)穩(wěn)定性、低腐蝕性以及經(jīng)濟(jì)性，因此本發(fā)明在CO₂捕捉方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1.CO₂吸收反應(yīng)裝置示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做出進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不限于這些實施例。

實施例1：

有機(jī)胺-金屬氧化物復(fù)合吸收劑的制備：將有機(jī)胺N-甲基二乙醇胺（MDEA）0.05g溶解于400ml水中，然后加入5g堿性金屬氧化物氧化鎂，超聲10分鐘，將氧化鎂均勻地懸浮分散在MDEA水溶液中，制得MDEA-MgO復(fù)合吸收劑。

在50ml的玻璃反應(yīng)器中進(jìn)行上述復(fù)合吸收劑的CO₂捕捉能力測試，在玻璃反應(yīng)器中裝入上述復(fù)合吸收劑40.5ml，吸收溫度控制25℃。反應(yīng)器中通入CO₂和N₂，CO₂的流量為5ml/min，N₂流量為45ml/min。CO₂和N₂經(jīng)混合后進(jìn)入反應(yīng)器，氣體反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)吸收劑吸收后用質(zhì)譜進(jìn)行分析。吸收劑捕捉CO₂的能力見表1。反應(yīng)裝置流程見附圖1。

實施例2：

有機(jī)胺-金屬氧化物復(fù)合吸收劑的制備：將有機(jī)胺N-甲基二乙醇胺（MDEA）5g溶解于400ml水中，然后加入5g堿性金屬氧化物氧化鎂，超聲10分鐘，將氧化鎂均勻地懸浮分散在MDEA水溶液中，制得MDEA-MgO復(fù)合吸收劑。