[發明專利]一種二氧化碳吸附劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201811128447.1
• 申請日: 2018-09-27
• 公開（公告）號: CN109201007B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 趙培玉;張國杰;徐英;孫映暉;張永發
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/32;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: 申艷玲

1.一種二氧化碳吸附劑，其特征在于：以生物質炭為載體，以有機胺和離子液體為活性物質；將炭化、粉碎的生物質炭混合，在超聲振蕩器中超聲輻射，剝落生物質炭內的不規則石墨層；再通過在改性劑的溶液中回流改性處理，在孔隙表面得到較豐富的表面官能團；將生物質炭載體在室溫下浸漬在有機胺、離子液體的混合水溶液中，經過冷凍干燥20~48小時后，即制得二氧化碳捕集吸附劑；各組分的重量百分比為：生物質炭占40~60%，有機胺占30~50%，離子液體占5~10%；

所述的有機胺為四乙烯五胺、聚乙烯亞胺、二乙烯三胺的任一種；所述的離子液體包括1-胺丙基-3-甲基咪唑亞胺鹽、1-胺丙基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽、1-胺丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、1-胺乙基-3-甲基咪唑溴鹽的任意一種。

2.根據權利要求1所述的二氧化碳吸附劑，其特征在于：所述生物質炭是由核桃殼與松木木屑炭化料混合制備而成的，二者的重量百分比為：

核桃殼炭化料30~70%，

松木木屑炭化料30~70%。

3.一種權利要求1~2任一項所述的二氧化碳吸附劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

（1）將核桃殼水洗、干燥、炭化、粉碎至200~300 目，得核桃殼炭化料A ；

炭化條件為真空，溫度為600~800℃；

（2）將松木木屑水洗、干燥，炭化，粉碎至 200~300 目，得松木木屑炭化料B ；

炭化條件為真空，溫度為500~600℃；

（3）將A與B按比例混合，然后置于裝有去離子水的超聲振蕩器中超聲輻射10~20分鐘，抽濾、干燥得C ；

（4）將C 置于改性劑溶液中進行加熱回流改性8~10小時，抽濾，100℃下干燥10~12小時得到生物質炭D；

（5）將生物質炭D與有機胺、離子液體的混合水溶液在室溫下攪拌浸漬，浸漬時間為5~8小時，然后再在超聲振蕩器中超聲2~3小時，將所得混合物在-196℃的液氮中冷凍20~30分鐘，然后將混合物置于-65℃的冷凍干燥器中冷凍干燥24~48小時，即制得二氧化碳捕集吸附劑。

4.根據權利要求3所述的二氧化碳吸附劑的制備方法，其特征在于：步驟（3）中生物質炭的超聲輻射條件為：溫度為30~50℃，超聲頻率為20~30KHz。

5.根據權利要求3所述的二氧化碳吸附劑的制備方法，其特征在于：步驟（4）中的改性劑為1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽和1-羥基苯并三唑的任一種或者兩種的混合物；

改性劑溶液的濃度為1~2.5mol/L；生物質炭與改性劑溶液的固液比為1g/50~100 mL，加熱回流溫度為100~120℃。

6.根據權利要求3所述的二氧化碳吸附劑的制備方法，其特征在于：步驟（5）中生物質炭與去離子水固液比為1g/5-10mL。

7.一種權利要求1~2任一項所述的二氧化碳吸附劑在捕集二氧化碳中的應用。

8.根據權利要求7所述的應用，其特征在于：所述的吸附劑能應用于空氣、煙道氣中對二氧化碳的吸附。

9.根據權利要求8所述的應用，其特征在于：所述的吸附溫度為50~80℃，吸附壓力為0.01~0.1 MPa；

將1g吸附劑填裝在10mm的管式固定床內，兩端塞上石英棉，將溫度升至50~80℃，升溫過程中通入氮氣，待溫度穩定后，將氮氣切換成二氧化碳體積濃 度為15%的二氧化碳與氮氣的混合氣進行吸附反應，混合氣氣體流速為60mL/min；在此條件下吸附劑吸附量能達到4.12mmol/g~4.75mmol/g。