[發明專利]一種基于浸漬活性炭的CO2固體吸附劑、制備方法及其用途

在審

• 申請號: 201810061606.4
• 申請日: 2018-01-23
• 公開（公告）號: CN108126660A
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 肖永厚;賀高紅;周夢雪
• 申請（專利權）人: 大連理工大學盤錦產業技術研究院
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/32;B01D53/02
• 代理公司: 盤錦大工智訊專利代理事務所(特殊普通合伙) 21244
• 代理人: 徐淑東;崔雪

本發明提供一種基于浸漬活性炭的CO₂固體吸附劑、制備方法及其用途。本發明基于浸漬活性炭的CO₂固體吸附劑，包括重量配比如下的各組分：83～95份活性炭載體；1～15份含有第ⅠA或第ⅡA族的一種或多種碳酸鹽或氫氧化物；0～6份含有第ⅠA族的至少一種元素所組成的傳質促進劑。本發明通過浸漬法對活性炭進行改性處理，將含有第ⅠA或第ⅡA族的一種或多種碳酸鹽或氫氧化物引入到活性炭表面和骨架制成活性炭CO₂吸附劑。本發明基于浸漬活性炭的CO₂固體吸附劑具有吸附容量高和選擇性好等優點。

技術領域

本發明涉及氣體凈化和吸附劑技術，尤其涉及一種基于浸漬活性炭的CO₂固體吸附劑、制備方法及其用途。

背景技術

CO₂分離與捕獲研究具有重要的理論和現實意義。溫室效應是目前世界上主要的環境問題之一，CO₂作為溫室氣體，對溫室效應的“貢獻”超過了60％。化石燃料燃燒是CO₂的主要來源。CO₂有很多用途，啤酒飲料中的添加劑、CO₂滅火器、人工降雨、舞臺煙霧以及焊接操作中的保護氣等，但用量有限。近年來，CO₂作為有機合成的原料，用于合成碳酸二甲酯、甲酸以及甲醇等有機物的研究逐漸增多，尤其是CO₂加氫制備燃料的工藝，受到越來越多研究者的關注。中科院大連化物所碳資源小分子與氫能利用創新團隊的孫劍、葛慶杰研究員通過設計一種新型多功能復合催化劑，實現了CO₂直接加氫制取高辛烷值汽油。將CO₂氣體有效的回收利用，不僅能降低溫室效應，用于生產高辛烷值的汽油等，減少對化石燃料的依賴，將會改變整個世界的能源格局。

常見的CO₂分離與捕獲方法有吸收、膜分離、低溫蒸餾、微生物法等，上述分離方法在實際生產應用中仍存在各種問題。吸收分離法中使用的一些吸收劑具有毒性，而且會腐蝕設備，吸收CO₂會產生廢液，同時再生過程能耗較大。膜分離法由于膜價格較貴、膜易受到污染以及膜在某些特定的環境下使用會受到限制等因素無法廣泛應用。低溫蒸餾法為了提高分離效率，需要使用傳統的制冷循環系統提高冷卻效率，促使CO₂迅速液化，因此能耗高，經濟性差。微生物法分離CO₂，雖然微生物以及藻類對CO₂的固定效率較高，但在培植微生物和藻類時，對溫度、濕度等影響其生長因素要求比較高，不易大規模應用。

與其他分離技術相比，吸附技術具有以下優點：能耗低、產品純度高、工藝流程簡單、操作彈性大、操作費用低、維護簡單、環境友好。可實現多種氣體的分離，對水、硫化物、氨、烴類等雜質有較強的耐受能力，無需復雜的預處理。自動化程度高、操作方便、開停車簡單、裝置調節能力強，幾乎無“三廢”產生，不會造成新的環境污染。吸附法脫除二氧化碳的關鍵在于吸附劑的開發和選擇。吸附劑的選擇是一個復雜問題，用于CO₂的吸附分離的吸附劑應該具有吸附容量大、吸附速率快、分離因數大、穩定性高等優點，同時也要考慮吸附劑的再生性能。

常見的物理吸附劑包括活性炭、分子篩、金屬－有機骨架(MOFs)材料等。活性炭用于吸附CO₂，一般要經過改性處理。碳纖維、碳納米管和碳氣凝膠的生產成本高，工藝復雜不適合大規模的應用。分子篩吸附CO₂主要靠篩分機理，分子篩孔徑的大小，直接影響CO₂的吸附選擇性。并且分子篩對其他氣體的選擇性大于CO₂，因此要預先將其除去，這也就造成了所需設備體積大。金屬－有機骨架(MOFs)材料，在較高壓力下，MOFs的氣體吸附量很高，在常壓下，其吸附量要低于常見的物理吸附劑。