[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

本發明公開了一種二氧化碳吸附劑及其制備方法和應用，屬于二氧化碳吸附劑技術領域。吸附劑由有機胺、離子液體與生物質炭復合而成；其中生物質炭占40~60%，有機胺占30~50%，離子液體占5~10%。其制備方法為：將生物質炭與有機胺、離子液體的混合水溶液在室溫下攪拌浸漬5~8小時，然后在超聲振蕩器中超聲處理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。該發明中有機胺和離子液體較好的分散性和穩定性使得吸附劑具有吸附能力強、循環穩定性高和成本低的特點，能夠高效的對二氧化碳進行捕集。

技術領域

本發明涉及一種高效穩定的二氧化碳吸附劑的制備方法，屬于二氧化碳吸附劑制備技術領域。

背景技術

隨著經濟社會的發展，大氣中人為的二氧化碳排放量不斷增加。二氧化碳在大氣中的積累會導致許多氣候和環境災難。例如，全球變暖、海平面上升和陸地荒漠化等。同時，二氧化碳作為潛在的碳資源，在化學和農業領域具有廣泛的應用。 因此，二氧化碳的捕獲和分離是減輕當前溫室氣體排放和回收這種潛在碳資源的最佳選擇。 特別是從大型煙氣源（如燃煤發電廠和水泥廠）中捕集和分離二氧化碳對減少二氧化碳排放至關重要。 在現有的二氧化碳捕集方法中，固態胺吸附法因具有較高的選擇性和較低的再生能耗而具有廣泛的應用前景。

固態胺吸附劑的制備是固態胺吸附法的關鍵。現有技術中一般是通過物理浸漬法把有機胺分散到載體孔道內，制備出具有較高吸附量的吸附劑。這種吸附劑幾乎沒有腐蝕，而且具有較高的胺含量。但是該類吸附劑在多次吸脫附循環后，胺活性組分流失嚴重，造成吸附劑穩定性較差。并且，在固態胺吸附劑的制備過程中，一般都采用加熱干燥法制備吸附劑，這種方法既耗能，在加熱過程中又易造成胺損失和孔結構塌陷。如中國專利CN201110147916.6公布了一種介孔硅/有機質復合型二氧化碳吸附劑，用浸漬法將有機胺負載在硅基材料表面，存在穩定性差的缺點。并且，因為CO₂在進入吸附劑深層孔道時具有很大的擴散阻力，造成了在CO₂捕集過程中有機胺的利用率較低。因此，人們通過優化載體的多孔結構或引入非反應性的添加劑，使吸附劑具有良好的擴散性，進而解決吸附劑擴散速率慢和胺利用率低的問題，

與優化載體的多孔結構相比，在吸附劑中引入非反應性的添加劑這種方法從實際應用的角度來看更容易實現。由于添加劑會在吸附劑中產生額外的二氧化碳擴散途徑，同時使吸附劑內暴露出更多的吸附位點，所以吸附劑的胺效率被顯著提高。但是，由于添加劑的非反應性，使得吸附劑吸附量的提高有限，并且如果使用的添加劑的量較高，會使得總的二氧化碳吸附量降低。同時，被添加劑改性后的吸附劑仍存在穩定性差的問題。