[发明专利]吸附法去除气体中二氧化碳的方法

说明书

技术领域

本发明属于大气污染控制中二氧化碳处理的领域，具体涉及一种利用胺 基树脂去除大气中二氧化碳的方法。

背景技术

1997年，第三次联合国气候转变框架公约(UNFCC)缔约方会议上签 署的《京都协议书》对发达国家和经济转型国家6种温室气体(CO₂、CH₄、 N₂O、HFC_S、PFC_S和SF₆)排放量的削减作出了明确规定，同时要求包括我 国在内的发展中国家制定自愿削减温室气体排放的目标。在所有温室气体中， CO₂在大气中含量高、寿命长，对温室效应的贡献最大，且主要由人为因素 产生，因此CO₂是温室气体削减与控制的重点。

目前国内外捕集二氧化碳的方法主要有溶剂吸收法、吸附法、膜扩散法 和低温处理法等。其中，溶剂吸收法再生能耗大、设备易被腐蚀且溶剂易被 氧化；膜扩散法和低温处理法成本高，限制了其应用。而吸附法具有成本低、 操作简便、吸附剂可再生重复使用等优点，日益受到广泛关注。

吸附是界面现象，是被吸附分子在界面上的浓聚。吸附作用是指一种或 多种物质分子附着在另一种物质(一般是固体)表面上的过程。通常人们把 活性炭、硅胶、分子筛、吸附树脂等比表面积相当大的物质称为吸附剂，把 吸附剂所吸附的物质称为吸附质。近年来，学者们普遍认为利用高比表面积、 大孔容的吸附剂，通过吸附作用捕集大气中的CO₂是控制CO₂排放行之有效 的方法之一。

据报道，常用的CO₂吸附剂主要有活性炭、分子筛和水滑石类化合物等， 其中活性炭和分子筛吸附二氧化碳属于物理吸附，其典型吸附工艺为高压吸 附富集、低压脱附回收，但较少用于低浓度CO₂的吸附捕集；水滑石类化合 物吸附二氧化碳属于化学吸附，但需要在300～400℃的高温下才能进行。除 此之外，以上材料还存在再生能耗大的缺点，限制了其应用。树脂因具有优 良的孔结构和大的比表面积、良好的机械强度和易于脱附再生等优点，近年 来受到了越来越广泛的关注。苯乙烯-二乙烯苯共聚制备的树脂材料，经氯甲 基化反应得到氯球。该材料表面嫁接胺基后，可对二氧化碳气体进行有效吸 附。目前胺基树脂去除大气中二氧化碳的方法未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用可重复使用的胺基树脂吸附去除大气中二 氧化碳的方法。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种吸附法去除气体中二氧化碳的方法，以胺基树脂为吸附剂，吸附去 除气体中的二氧化碳，该法需先合成胺基树脂，再吸附气体中的CO₂，具体 包括如下步骤：将干燥的树脂先在溶胀试剂中溶胀，然后加入胺化试剂进行 胺化反应，反应后洗涤胺基树脂，再采用乙醇抽提，水洗，最后干燥胺基树 脂；在吸附前先采用氮气将胺基树脂活化，然后直接吸附去除气体中的CO₂。

在溶胀前干燥的树脂可以先进行预处理，具体步骤为：将树脂在抽提器 中采用乙醇抽提8～10h，再用蒸馏水洗净。预处理后的树脂在50～60℃下烘 干，置于干燥器内保存。

本发明中的树脂可以选用氯球(即氯甲基化苯乙烯-二乙烯苯共聚物)等。

树脂溶胀步骤中，溶胀试剂选用N，N-二甲基甲酰胺或乙醇，其用量为 5～8mL/(g树脂)，溶胀时间为6～20h，优选8～16h。

胺化步骤中，胺化试剂需在搅拌下缓慢加入。胺化试剂选用二乙烯三胺、 三乙烯四胺、乙二胺或聚醚酰亚胺，其用量为2～4mL/(g树脂)，胺化反应温 度为45～50℃，时间为12～24h，优选为12～13h。

胺化反应后洗涤胺基树脂的步骤具体为：依次用2～10wt％(优选5％) 的HCl溶液、蒸馏水、2～10wt％的NaOH溶液(优选5％)和蒸馏水洗涤。 最终洗至加入酚酞不变色。

胺化反应结束洗涤胺基树脂后的乙醇抽提步骤一般为5～10h。

干燥后活化之前的步骤制得的胺基树脂具有适合二氧化碳分子吸附的孔 径、孔容及比表面积，且孔径均一；其平均孔径约为16.7nm，孔容约为 0.3cm³/g，比表面积约为35.8m²/g。干燥后的胺基树脂可置于干燥器中保存备 用。