[發明專利]高溫CO2吸附材料Li4SiO4的水合?煅燒改性方法

有效

• 申請號: 201610024991.6
• 申請日: 2016-01-14
• 公開（公告）號: CN105664841B
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 王珂;尹澤光;周忠昀;蘇震;孫吉
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: B01J20/10
• 分類號: B01J20/10;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 馮慧

技術領域

本發明屬于材料技術領域，具體涉及一種用于吸收高溫二氧化碳的硅酸鋰材料的改性制備方法，該材料可用于吸收化石燃料電廠、水泥窖等煙道中排放的二氧化碳。

背景技術

隨著現代工業的迅猛發展，化石能源消耗量逐年遞增，其利用過程中排放的大量CO₂造成了嚴重的溫室效應。化石燃料電廠是CO₂的主要排放來源，且其高溫爐中排放的CO₂溫度較高，高溫煙氣循環脫除方法可以避免CO₂分離之前的降溫處理，減少CO₂捕集分離過程中的能量損失，實現節能減排的需求。因而合成高溫下能夠可逆吸收CO₂的優良材料，對減少化石燃料電廠燃燒過程中CO₂氣體的排放，具有重要的理論意義和實際應用價值。硅酸鋰材料被認為是用于高溫吸附CO₂的最好材料之一，它具有較高的吸收容量，在高溫下具有良好的可循環性，為減少從高溫爐中排放的CO₂提供了新途徑。

Li₄SiO₄吸附劑的制備方法主要包括高溫固體合成法、溶膠-凝膠法以及沉淀法等。近年來，各國研究者結果表明減小顆粒尺寸、增大顆粒比表面積、提高材料活性，能有效提高Li₄SiO₄材料的吸附性能。盡管溶膠-凝膠法所合成的樣品顆粒較細，相較于固相法而言，其制備成本高，合成時間長。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高溫CO₂吸附材料Li₄SiO₄的水合-煅燒改性方法，改性成本低廉且改性后對CO₂的吸附效果好。

本發明的技術方案是：一種高溫CO₂吸附材料Li₄SiO₄的水合-煅燒法改性方法，對固相法合成硅酸鋰粉末采用水合-煅燒方法進行改性，水合溫度為80～100℃，煅燒溫度為700℃～900℃，煅燒時間為2h～6h，所述吸附材料平均粒徑小于50微米，吸收容量大于25％，經15次循環后吸收容量無明顯衰減。

所述的固相法合成硅酸鋰粉末的具體方法為：碳酸鋰和二氧化硅混合均勻酒精研磨干燥后再高溫煅燒得到硅酸鋰粉末。

所述的水合-煅燒方法具體為：將固相法合成硅酸鋰粉末加入水中，水浴不斷攪拌下反應充分后，烘干，再煅燒。

水合過程中，保持水量不變。

所述的Li₄SiO₄高溫CO₂吸附劑的水合-煅燒法改性方法得到的Li₄SiO₄高溫CO₂吸附劑，對固相法合成硅酸鋰采用水合-煅燒方法進行改性，水合溫度為80～100℃，煅燒溫度為700℃～900℃，煅燒時間為2h～6h，所述吸附劑平均粒徑小于50微米，吸收容量大于25％，經15次循環吸附解吸循環后吸收容量無明顯衰減。

有益效果：

(1)吸附劑采用水合改性，方法簡單，價格低廉。水合過程中需不斷攪拌，且避免水分蒸發。

(2)改性后的吸附劑孔隙結構更加豐富，具有較高的二氧化碳吸附速度和較大的吸附量。可以對水泥窯，玻璃廠等尾氣煙道中排放的大量高溫二氧化碳進行直接吸收。

(3)循環使用性能良好，經15次循環吸附/解吸循環后仍具有較好的吸附性能。

附圖說明

圖1.實施例1中，改性前后硅酸鋰樣品吸附CO₂熱重曲線。

圖2.實施例1中，改性前后硅酸鋰樣品吸收/解吸循環性能。

圖3.實施例1中，改性前后的硅酸鋰樣品電子顯微圖。

具體實施方式

實施例1

將摩爾比為2：1的碳酸鋰和二氧化硅混合均勻，加入適量酒精研磨混合，然后進行干燥。在800℃下將混合后粉末放入馬弗爐中進行煅燒4小時得到硅酸鋰粉末。將制得的硅酸鋰粉末(1-2g)放入500ml盛滿水的燒杯中，而后將燒杯置于80℃的水浴鍋中不斷攪拌，8h后取出，于105℃下烘干。將烘干后的粉狀物再次放入馬弗爐中，800℃下煅燒4h，得到硅酸鋰粉末。