[發明專利]復合型二氧化碳吸附劑的制備方法

在審

• 申請號: 201610056143.3
• 申請日: 2016-01-27
• 公開（公告）號: CN105688823A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 楊曉鋼;黃霞妮;李光;愛舍·科林斯
• 申請（專利權）人: 楊曉鋼
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 寧波市鄞州甬致專利代理事務所(普通合伙) 33228
• 代理人: 沈春紅

技術領域

本發明屬于氣體吸附領域，具體涉及一種復合型二氧化碳吸附劑的制備方法。

背景技術

火電廠燃煤過程中大量排放的二氧化碳等溫室氣體是導致全球變暖，氣候惡化的最 主要原因之一。世界各國正在逐步開展以二氧化碳減排為主要內容的應對氣候變化的 國際行動。二氧化碳的分離技術成為制約二氧化碳捕集系統的關鍵問題。二氧化碳的分 離技術主要包括吸收分離法、吸附分離法、膜分離、低溫蒸餾法等。吸收分離法是目前 二氧化碳吸附領域研究比較成熟的分離技術。其中，一乙醇胺吸收法是研究最多的二氧 化碳化學吸附方法。雖然該吸附技術成熟，二氧化碳吸附量大，但巨大的工藝設備，昂 貴的投資，較大的能耗，強烈的腐蝕性性成為制約其進一步發展的關鍵因素。因此，尋 找一種低能耗、低成本的二氧化碳分離技術具有十分重要的意義，而選擇合適的吸附劑 更是其中的關鍵問題。

目前，用于常溫下二氧化碳分離的吸附劑包括活性炭、沸石分子篩等，它們具有吸 附量大的優點，但是隨著吸附溫度的不斷升高，吸附量大大降低。同時，它們對水分子 很敏感，少量的水汽就能使吸附劑失活。再者，火電廠的尾氣溫度一般在80-150℃之 間，因此該吸附劑不能用于中溫氣體的分離。而傳統的高溫吸附劑如氧化鈣、氧化鈉等， 吸附反應過程中放熱巨大，解析難度大，因此也不適合火電廠尾氣中二氧化碳的吸附。

水滑石類材料，常用于中溫(200～400℃)下二氧化碳的吸附。層狀雙氫氧化物是 一種類水滑石結構的無機層狀材料。其作為一種中溫二氧化碳吸附劑，有諸多相關報道。 陰離子表面活性劑插層制備的層狀雙金屬氫氧化物可以提高其層間的間距，從而有利于 二氧化碳的吸附。前期研究發現，采用氨基硅烷對層狀雙金屬氫氧化物進行表面改性可 以增強二氧化碳的吸附能力。一乙醇胺的加入可以有效萃取層狀雙氫氧化物插層中的陰 離子表面活性劑。

發明內容

本發明針對現有技術的上述不足，提供了一種提高二氧化碳的吸附能力，可直接用 于分離尾氣中的二氧化碳，不需要提前將氣體降溫，從而減少了復雜的中間步驟，降低 了能量損失，減輕了設備腐蝕，提高了工作效率的復合型二氧化碳吸附劑的制備方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種復合型二氧化碳吸附劑的 制備方法，制備步驟主要包括：(1)陰離子表面活性劑插層的層狀雙氫氧化物的制備； (2)一乙醇胺萃取層狀雙氫氧化物中的陰離子表面活性劑的制備。

其中，陰離子表面活性劑插層的層狀雙氫氧化物(前驅體層狀雙氫氧化物)的制備， 具體的制備步驟包括：

(1.1)將鎂鹽、鋁鹽配置成混合溶液，標記為溶液A；將陰離子表面活性劑、3- 氨基丙基三乙氧基硅烷加入乙醇溶液中配置成混合溶液，標記為溶液B；

(1.2)將溶液B在50-70℃下攪拌20-40分鐘，然后將溶液A緩慢滴加到溶液B 中，同時對溶液B進行超聲波處理，超聲頻率為15-30khz(千赫茲)，超聲時間為0.5-2 小時；采用氫氧化鈉溶液為沉淀劑，控制溶液pH，溶液溫度為50-70℃保持不變，此 時，有白色沉淀生成；

(1.3)滴加完成后，形成的白色沉淀在50-70℃下繼續攪拌數個小時；將白色沉淀 用蒸餾水過濾洗滌數次，置于65-75℃的真空干燥箱中烘干即可得到陰離子表面活性劑 插層的層狀雙氫氧化物。

本發明步驟(1.1)所述的鎂鹽為硝酸鎂、硫酸鎂、氯化鎂中的一種或多種；鋁鹽為 硝酸鋁、硫酸鋁、氯化鋁中的一種或多種。

本發明步驟(1.1)所述的陰離子表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基磺酸鈉、 十二烷基苯磺酸中的一種或多種。

本發明步驟(1.2)所述的超聲頻率為20khz，超聲時間為1小時。

本發明步驟(1.1)中所述溶液A中鎂鹽的濃度為0.1molL^-1～0.16molL^-1，鋁鹽的 濃度為0.033molL^-1～0.053molL^-1；優選鎂鹽與鋁鹽的摩爾濃度比為2～3：1。上述 溶液A采用水作為溶劑。