[發明專利]一種采用堅果殼制備常壓CO2

在審

• 申請號: 202110306323.3
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN113041999A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 林榮英;程卓
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 彭琴;蔡學俊

本發明采用了一種從堅果殼制備常壓CO₂吸附劑的方法，屬于活性碳活化和改性技術領域。本發明要解決的問題是實現堅果殼廢棄物的再利用化，提高廢棄物的價值和吸附效果。先將堅果殼進行高溫碳化得到初始碳材料。再將初始碳材料與相關的化學活化劑相混合后再次進入爐中進行活化，活化完成之后加入改性劑進行攪拌超聲得到最后的改性碳。對制得的改性碳利用熱重法進行脫附后吸附性能的測試，在常溫常壓下吸附CO₂的最大的吸附量能達到7%，材料成本低廉，制備流程高效可控，具有的推廣意義。

技術領域

本發明涉及活性炭活化改性技術領域，具體涉及一種采用堅果殼制備常壓CO₂吸附劑的方法。

背景技術

21世紀隨著科技的發展，溫室效應正在逐漸加劇，全球氣溫的升高也成為了一種不可抵擋的趨勢。要想放緩氣溫升高的步伐，減少CO₂直接在空氣中的排放是非常有必要的。制備一種吸附劑在常溫常壓下吸附CO₂能有效減少CO₂直接排放到大氣中，在一定程度上有利于環境保護，符合現在提倡的綠色化工的要求。

吸附劑的種類分為有機和無機吸附劑，有機吸附劑具有效率高但成本更高的缺陷，不具備大規模推廣使用的基礎。因此制備一種無機的低成本的高效的吸附劑成為了迫切需要。固體無機吸附劑有許多中材料，目前主要用的固體無機吸附劑有沸石，二氧化硅和活性炭。沸石和二氧化硅的吸附性能上沒有活性炭高效，而且成本上也較活性炭高，因此選擇活性炭作為吸附劑是最優的選擇。而且活性炭因其本身的發達的空隙結構，有利于對CO₂的吸附，而且還具有良好的疏水性，循環性能優良，制備成本低等優點。

活性炭是采用基礎的碳原材料經過高溫焙燒之后形成初級的碳材料，碳材料再用相關的活性劑活化而得到的。在活性炭的初步焙燒過程中，碳孔隙結構中間的大粒徑雜質被清除，但是還存在了許多小的雜質留在孔隙之間，這極大的影響了吸附性能，利用活性劑進入到碳的內部孔徑之間，再高溫焙燒之下清除掉孔隙之間的雜質和無序碳，從而形成具有良好吸附效果的活性炭材料。活性炭孔隙的形狀、大小和分布因原料、炭化和活化過程的不同而有所區別。其中利用生物質作為前驅體制備的活性炭主要用氫氧化鉀為活化劑，這些活性炭具有良好的微孔與中孔結構。大量的研究表明，吸附劑的微孔和中孔在CO₂的吸附過程中起著重要的作用，微孔在CO₂的吸附中起著主要吸附作用，而介孔則可以讓大量的CO₂進入促進對二氧化碳的吸附。目前市場上的活性炭以大孔為主，在吸附方面的性能并不突出。而自制的活性炭在活化劑作用下使得制備的孔以微孔為主，中孔為輔，極大的提高了對CO₂的吸附能力，在常溫常壓下也具備優良的吸附性能。

發明內容

針對目前市場上活性炭在常溫常壓下吸附二氧化碳能力差，制備成本高，工藝流程不簡便的問題，本發明提供了一種從花生殼、瓜子殼、核桃殼、蠶豆殼等日常廢棄物作為原材料制備活性炭的方法，在此方法下形成以微孔為主，中孔為輔的活性炭，該活性炭經過改性后在常溫常壓下對CO₂具有良好的吸附性能。同時原料成本低廉，操作過程簡單等特點。

本發明通過下面的技術方案實現：

采用堅果殼活化改性制備常壓CO₂吸附劑的方法具體步驟如下：

（1）取一定量的堅果殼放置于爐子中，爐中通入氬氣排出爐中空氣，通氣時間為30-60min,流量為0.3-0.6L/min。排出空氣后結束后進行碳化,碳化時0.01-0.2L/min通通入氬氣，碳化時間為60-120min,碳化溫度為600-800℃。操作結束爐子冷卻到室溫后取出即得到初始碳材料。

（2）制得的初始碳材料進行清洗，在水浴鍋中攪拌30-60min，攪拌完成之后進行抽濾，得到清洗的初始碳材料。