[發明專利]糖類親二氧化碳小分子衍生物吸附劑的制備方法及應用

無效

• 申請號: 201410460007.1
• 申請日: 2014-09-11
• 公開（公告）號: CN104190366A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 喬巖;何金美;侯相林;葛文智;王英雄
• 申請（專利權）人: 中國科學院山西煤炭化學研究所
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 劉寶賢

技術領域

本發明屬于一種二氧化碳吸附劑的制備方法，具體的說涉及一種糖類親二氧化碳小分子衍生物吸附劑的制備方法及該吸附劑的應用。

技術背景

溫室效應帶來的全球氣候變暖是人類當前面臨的最嚴重的環境問題，對人類生存存在極大威脅和挑戰。此外，溫室效應也引發了諸如海平面上升，因冰凍圈的消失而發生的北半球中緯度地區的極端惡劣天氣，等連鎖環境反應。與此同時，溫室氣體中占主要地位的二氧化碳的排放量卻逐年增加。二氧化碳信息分析中心(CDIAC)數據顯示，2010年全球的二氧化碳排放量已經達到335億噸，且一直保持上升態勢。作為世界上的第一大二氧化碳排放國家，我國溫室氣體減排的壓力會越來越大。目前，二氧化碳減排已成為我國政府面臨的重要問題。

二氧化碳封存和捕捉可作為解決這一問題的方案之一。目前碳捕捉技術主要采用化學吸附法，如在工業生產中，將含二氧化碳的廢氣通過胺液，分離出其中的二氧化碳，之后在適當地方加熱胺液釋放二氧化碳，該方法存在胺液易蒸發，操作環境差等缺點。現有CO₂吸附劑主要包括堿性化合物，帶有胺基的離子液體，具有篩孔結構的活性炭、沸石等。堿性化合物對設備有一定腐蝕性，離子液體價格比較貴、且穩定性比較差，固體吸附劑不宜運輸存儲；最重要的是，CO₂解吸附過程，通常需要加熱等措施，導致大部分吸附劑性質或結構發生變化、循環利用次數有限。

以來源于生物質資源的糖類分子為基體，經化學改性制備的二氧化碳吸附劑具有不揮發，不污染環境，操作環境良好等特點。金喜連等申請的“基于天然生物質制作二氧化碳吸附劑的方法及據此方法制作的基于天然生物質的二氧化碳吸附劑”（CN?103240055?A）。該專利所涉及的生物質基二氧化碳吸附劑利用化學反應吸收CO₂，形成碳酸鹽或碳酸氫鹽，之后通過加熱可再生吸附劑，吸附過程屬于化學吸附。專利所述的二氧化碳吸附劑吸附過程為物理吸附，且在吸附前后、多次吸附后結構不會發生變化，吸附性能穩定。

發明內容

本發明的目的在于提供一種性能穩定，壽命長，吸附性能好的糖類親二氧化碳小分子衍生物吸附劑的制備方法，及該類吸附劑的應用方法。

本發明的制備方法包括操作步驟如下：

（1）以氯仿、甲苯或丁酮為反應介質，將糖類基底劑，化學改性劑和催化劑混合，在-20-110℃下反應，反應時間為30分鐘-24小時，其中：糖類基底劑與化學改性劑的摩爾比為1:3-20，催化劑與糖類基底劑的質量比為1:1-20；反應物濃度控制在5-40%之間；

所述的糖類基底包括：D-吡喃葡萄糖、D-乙酰氨基葡萄糖、β-D-甲基吡喃葡萄糖苷、纖維二糖或蔗糖；

所述的化學改性劑主要為?；蛎鸦噭?，?；噭┌ǘ□Ｂ?、異丁酰氯或苯甲酰氯；醚化試劑包括乙酸酐、丙酸酐或乙硫醇；

所述的催化劑是三乙胺、吡啶，4-二甲氨基吡啶等堿性化合物；

（2）反應完成后將體系溫度調至常溫，通過減壓旋蒸除去反應介質，所得固體樣品經0.5-5摩爾/升的酸洗滌，除去其中殘留堿性催化劑；之后經水洗除去樣品中未反應原料和酸洗過程中殘留的無機酸；進而在乙醇-丙酮混合溶劑體系中重結晶樣品，過濾干燥可得糖類親二氧化碳小分子衍生物吸附劑產品。

所述的酸洗滌樣品的酸包括：鹽酸，磷酸或醋酸等。

所述的重結晶的條件為：乙醇和丙酮的體積比為1:1-10，樣品溶解溫度為35-65?℃，結晶時間為1-20小時。

本發明制備的吸附劑的應用步驟如下：

（1）室溫下，將糖類親二氧化碳小分子衍生物吸附劑加入高壓容器中，密閉固體進料口；

（2）通過氣體進氣口注入二氧化碳，使體系壓力高于所用吸附劑在室溫下固液相變壓力0.1-0.5?MPa，并保持高壓容器內壓力不變；

（3）在攪拌條件下，使二氧化碳分子充分與吸附劑接觸，靜置吸附15分鐘-2小時，使固體吸附劑吸附飽和并轉變為具有流動性的液體；

（4）將上述液體轉移到指定位置后，將體系壓力降至常壓發生相變析出固體，釋放出二氧化碳氣體，完成脫附，回收的固體吸附劑循環使用。

本發明的優點如下：

(1)??????糖類分子自然界中來源廣泛，無毒，可再生，沒有揮發性。將含量豐富的糖類分子改性成為二氧化碳吸附劑具有廣泛前景。