[發(fā)明專利]一步活化法制備花生殼基活性炭的工藝及在CO2

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210785376.2
• 申請(qǐng)日: 2022-06-30
• 公開（公告）號(hào): CN115140737A
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王霞;曾伍蘭;張洪艷;董雅妮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 濰坊學(xué)院
• 主分類號(hào): C01B32/348
• 分類號(hào): C01B32/348;C01B32/318;B01J20/20
• 代理公司: 青島發(fā)思特專利商標(biāo)代理有限公司 37212
• 代理人: 馬俊榮

本發(fā)明涉及活性炭的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種一步活化法制備花生殼基活性炭的工藝及在吸附CO₂中的應(yīng)用。本發(fā)明所述的一步活化法制備花生殼基活性炭的工藝，包括預(yù)處理、一步活化、將活化樣品洗至中性，干燥，得到不同活化溫度下的花生殼基活性炭；本發(fā)明提供一種一步活化法制備花生殼基活性炭的工藝，吸附性能高，原料成本低；制備步驟簡(jiǎn)單，快捷；在應(yīng)用上，耐高溫，更有利于吸附燃煤電廠煙氣中的CO₂。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及活性炭的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種一步活化法制備花生殼基活性炭的工藝及在吸附CO₂中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

以CO₂為主要組成的溫室氣體過度排放帶來全球變暖，若溫室氣體排放量持續(xù)強(qiáng)勁增長(zhǎng)，海平面的上升幅度可能超過1米，氣候變化的破壞性影響將更大。

在全世界范圍內(nèi)，煤炭消耗比重約占30％，燃煤電廠是CO₂集中排放的重大點(diǎn)源之一。盡管我國(guó)的清潔可再生能源持續(xù)增長(zhǎng)，但煤炭消耗占能源消耗的比重仍高達(dá)60％，燃煤電廠的CO₂排放量約占總排放量的一半，且在未來很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，煤炭占主導(dǎo)地位的能源結(jié)構(gòu)本質(zhì)上很難發(fā)生變化。為了達(dá)到實(shí)現(xiàn)凈零碳排放的目標(biāo)，許多地區(qū)也紛紛做出了承諾。因此，實(shí)現(xiàn)燃煤電廠煙氣CO₂高效捕集對(duì)于降低溫室效應(yīng)、減輕輿論壓力、建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)環(huán)境至關(guān)重要。

燃煤電廠煙氣排放速率快，CO₂濃度為9～15vol％，脫硫脫硝后溫度為40～70℃、壓力接近常壓，且含有水汽。CO₂捕集方法有溶液吸收法、膜分離法、低溫分離法和固體吸附法等。醇胺溶液吸收法是已經(jīng)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用的CO₂捕集方法，醇胺溶液的CO₂吸收量大、技術(shù)成熟，但其易揮發(fā)、腐蝕性強(qiáng)、易降解，成為制約其實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期規(guī)模化應(yīng)用的瓶頸；低溫分離法的制冷成本高；膜分離法雖然成本低，但膜的選擇性和經(jīng)久耐用性不夠理想。而固體吸附劑，特別是固體胺吸附劑，在40～70℃的溫度范圍內(nèi)對(duì)CO₂的吸附速率快、吸附量大，再生容易(100℃再生性能好)，無腐蝕性，并且煙氣中的水促進(jìn)氨基與CO₂反應(yīng)，吸附前無需進(jìn)行預(yù)除濕，節(jié)省成本，成為有應(yīng)用潛能的CO₂吸附劑。費(fèi)維揚(yáng)院士曾指出，如果能開發(fā)成本低、效率高的固體吸附劑，吸附法無疑是一種有競(jìng)爭(zhēng)力的CO₂捕集技術(shù)。

生物質(zhì)是僅次于煤、石油和天然氣的第四大能源，為可再生資源，經(jīng)物理或化學(xué)活化處理可得到比表面發(fā)達(dá)的活性炭，廣泛應(yīng)用于廢水處理、空氣凈化等領(lǐng)域。在“Shao J,Zhang J,ZhangX,etal.Enhance.SO₂.adsorption.performance.of.biochar.modified.by.CO₂.activation.and.ami ne.impregnation.Fuel2018,224,138–146。”中以玉米穗軸為原料，經(jīng)活化處理制備了活性炭，并負(fù)載質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1～10％的甲基二乙醇胺(MDEA)制備了固體胺吸附劑；MDEA改性后，活性炭的SO₂(1％)吸附量由57.8提高到156.2mg/g，其吸附機(jī)理與CO₂吸附機(jī)理類似。“Ello A.S,SouzaL.K.C,TrokoureyA,etal.Development.of.microporous.carbons.for.CO₂.capture.by.KOH.a ctivation.of.African.palm.shells.J.CO₂.Util.2013,2,35–38。”中以棕櫚殼為原料，采用炭化活化的方法開發(fā)了比表面積和孔容分別為1890m²/g和0.82cm³/g的活性炭，在25和0℃時(shí)的CO₂吸附量分別為4.4和6.3mmol/g。目前工藝制備的活性炭多以微孔為主，在低溫、高壓時(shí)的物理吸附能力較強(qiáng)，但在40～70℃的溫度范圍內(nèi)吸附量明顯減少，不適合用于吸附燃煤電廠煙氣氛圍中的CO₂。