[发明专利]一种水滑石前驱体吸附剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于清洁能源技术领域，特别涉及一种水滑石前驱体吸附剂及其制备方法。

背景技术

针对CO₂、H₂S等酸性气体与其它气体如H₂O，H₂等的分离，已有多种商业成型的固体吸附剂。如物理吸附为主的分子筛，化学吸附为主的水滑石、氧化钙等。考虑到工业应用中含CO₂、H₂S等酸性气体组分的待处理混合气可能具有一定温度(中温，200~450℃)，为了避免造成这部分显热的浪费，同时尽量减少解析过程中耗费的热量，实现待处理混合气中温下的在线气体分离是最节能的方式之一。为此，需要寻找到一种适用于中温的，解析能耗较少的固体吸附剂。物理吸附为主的分子筛升温情况下对气体的选择性会下降，且对水/水蒸汽优先吸附；氧化钙等强化学吸附剂需要升温至800~900 ℃才能解析，解析能耗高。水滑石前驱体在煅烧后可形成无定形态的复合金属氧化物，适用温度区间为200~600℃，且与酸性气体如CO₂的结合为弱化学键，解析较为方便。已有文献、专利表明水滑石廉价易得，可从天然矿石中制备；且吸附解析酸性气体的循环稳定性较好，故水滑石体系是适合上述体系的一种有前景的吸附剂前驱体。

但是相比于分子筛与氧化钙等固体吸附剂，水滑石体系吸附剂的最大缺点是中温下吸附能力不如常温下分子筛的吸附能力，也不如高温下(>600℃)下氧化钙的吸附能力，且吸附速率也没有上述两种常用吸附剂快。吸附容量不足意味着净化同样流量的气体需要更多体积的吸附剂，吸附速率的不足意味着应用于某些工业工艺时限制较多。如何进一步提高水滑石体系吸附剂的吸附量与速率，渐渐成为此类吸附剂研究的难点之一。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供了一种水滑石前驱体吸附剂及其制备方法。

一种水滑石前驱体吸附剂，其具有多层结构，通式为M*[M_x²⁺M_1-x³⁺(OH)₂][A^m-]_y[B^n-]_z·nH₂O，其中：M表示修饰在水滑石层面上或层间的活性组分，*符号表示表面修饰作用，*号前后为相互独立的两种物质；M²⁺为二价金属阳离子，M³⁺为三价金属阳离子；阴离子[A^m-]为无机阴离子，阴离子[B^n-]为有机阴离子；m=1~3，n=1~6，x = 0~1，y =0~1，z =0~1；所述阴离子[A^m-]与阴离子[B^n-]位于多层结构的层间。

所述活性组分为金属Li、Na、K、Rb、Be、Mg和Ga的无机盐中的一种或多种；所述二价金属阳离子为Mg²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Ca²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺和Mn²⁺中的一种或多种；所述三价金属阳离子为Al³⁺、Fe³⁺和Ga³⁺中的一种或多种；所述无机阴离子为NO₃^-、SO₄^2-、CO₃^2-和Cl^-中的一种或多种；所述有机阴离子为碳原子个数为2~20的有机阴离子，或由其组成的聚合物所对应的阴离子。

一种水滑石前驱体吸附剂的制备方法，其具体步骤如下：

（1）制备阴离子插层的水滑石前驱体，具体包括以下三种方法：