[發明專利]一種可高效分離濕氣中CO2的吸附劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201710188105.8
• 申請日: 2017-03-27
• 公開（公告）號: CN106925235B
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: 劉麗影;杜濤;周立峰;孟達
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發明屬于CO₂吸附領域，涉及一種可高效分離濕氣中CO₂的吸附劑及其制備方法，用于吸附分離工業條件下濕氣中的CO₂。采用聚吡咯(PPy)對13X沸石分子篩進行疏水性改性，以13X沸石分子篩為核相、聚吡咯(PPy)為殼相，形成核殼材料zeolite13X@PPy，以實現濕氣中CO₂的吸附分離。本發明使用的原料成本低、工藝簡單，充分利用了13X沸石分子篩和聚吡咯的物理化學性質，在保持較好的CO₂吸附量的同時，提高了13X沸石分子篩的疏水性。本發明的CO₂吸附劑滿足工業生產中化石燃料燃燒后產生濕氣中的CO₂的分離的條件，因此無需對煙氣進行干燥處理，減少了相應設備成本。

技術領域

本發明屬于CO₂吸附領域，涉及一種可高效分離濕氣中CO₂的吸附劑及其制備方法，用于吸附分離工業條件下濕氣中的CO₂。

背景技術

自工業革命以來，化石燃料的使用量日益增大，帶來的環境問題也逐漸被人們重視，CO₂作為工業生產中的廢氣之一，也是溫室氣體的重要的組成部分，它的大量排放導致全球氣候變暖，氣溫升高，造成生態系統的破壞。因此，分離工業廢氣中CO₂就顯得至關重要。

在分離工業廢氣中CO₂的多種工藝中，吸附分離法是一種成熟且廣泛應用的技術，活性炭和沸石是最常用CO₂的吸附劑。其中，沸石13X是一種高效的、價格低廉的CO₂吸附劑，在干燥條件下對CO₂具有很高的吸附能力。但沸石13X具有極強的親水性，分離濕氣中CO₂的效果十分不理想。而實際工業生產中化石燃料燃燒后排出的廢氣中往往含有大量水蒸氣，在沸石13X分離氣體過程中，水蒸氣與CO₂會發生競爭吸附，影響沸石13X分離CO₂的性能。因此，尋找一種制備疏水性沸石13X的方法尤為重要。

發明內容

針對工業生產中化石燃料燃燒產生的煙氣中大多含有水蒸氣，本發明的目的在于提供一種可高效分離濕氣中CO₂的吸附劑及其制備方法，以解決現有吸附劑在濕氣中效率低下的問題。

本發明的技術方案是：

一種可高效分離濕氣中CO₂的吸附劑，該吸附劑為以13X沸石分子篩為核相、聚吡咯為殼相的復合材料，形成核殼材料zeolite13X@PPy，以實現對濕氣中CO₂的吸附分離。

所述的可高效分離濕氣中CO₂的吸附劑的制備方法，具體步驟如下：

(1)將13X沸石分子篩、溴化十六烷基三甲銨和水按質量比例1：(2～4)：(50～200)充分混合，在0～40℃溫度下攪拌20～60min，過濾得到固體；

(2)將步驟(1)中得到的固體與pH為0～1的硝酸溶液按質量比例1：(150～300) 充分混合，在40～80℃溫度下攪拌10～60min，得到懸濁液；

(3)向步驟(2)中得到的懸濁液中添加吡咯單體，吡咯單體的質量為13X沸石分子篩質量的0.05～0.2倍，在0～40℃溫度下攪拌20～60min；

(4)在步驟(3)中得到的懸濁液中逐滴加入氯化鐵溶液，使之充分混合，在室溫下攪拌20～60min；氯化鐵溶液濃度為0.5～2mol/L，氯化鐵溶液的體積為步驟(2)中硝酸溶液體積的1/60～1/30倍；

(5)將步驟(4)中得到的懸濁液在0～40℃溫度下陳化12～48h，經過離心、洗滌、干燥后，得到CO₂吸附劑。

本發明的優點及有益效果是：