[发明专利]二氧化碳吸附剂及其应用

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，具体涉及二氧化碳吸附剂及其应用。

背景技术

全球气候变暖是人类迄今面临的重大环境问题，也是21世纪人类面临的挑战之一。在所有的温室气体中，CO₂含量高、寿命长，对温室效应的贡献最大。因此，控制CO₂的浓度被认为是解决温室效应的关键措施。

活性炭具有发达的孔隙结构、较大的比表面积，对气体、溶液中的无机或有机物质及胶体颗粒等都有很强的吸附能力，有化学性质稳定、机械强度高、耐酸、耐碱、耐高温、易再生等优点，是一种常用的气体吸附剂。活性炭在气相吸附净化过程中，吸附能力主要由两方面因素决定：活性炭本身的微孔结构和微孔表面特性。孔结构会影响到可吸附的表面和吸附质的传质速率，而表面特性则可以改变吸附剂与吸附质之间的作用。影响CO₂吸附的主要因素是活性炭的表面特性主要包括官能团的种类和数量。

一般认为当活性炭表面官能团为碱性时，容易吸附酸性化合物。气体分子在活性炭上的吸附主要由范德华力主导。活性炭的电荷比较弱，而且其正负电荷彼此接近，使得活性炭的表面无法形成明显的电场和电场梯度。表面基团一般对极性气体的吸附有明显的影响，对非极性气体的影响相对小一些。CO₂是酸性气体，且CO₂虽是非极性物质，但因存在四级矩而使其具有一定的极性。通常，活性炭的表面基团含量低，对CO₂的吸附容量有限。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效的二氧化碳吸附剂，能够有效地吸附低浓度CO₂。

一种二氧化碳吸附剂，采用如下方法制备：

（1）苯胺与Y型分子筛进行聚合反应，得到固体颗粒；

（2）步骤（1）所述固体颗粒在惰性气体条件下进行碳化反应，得到二氧化碳吸附剂。

所述Y型分子筛在进行聚合反应前经过如下的预处理：将Y型分子筛在200~600℃条件下焙烧1~8h。

所述Y型分子筛为NaY型沸石分子筛、HY型分子筛或NH₄Y型分子筛。

步骤（1）中每克分子筛与5~15ml苯胺进行聚合反应。

所述聚合反应的温度为20~90℃，聚合反应时间为10~20h，聚合反应的交联试剂为过硫酸铵。

步骤（2）中碳化反应的具体条件为：碳化反应温度为700~800℃，碳化反应时间为2~8h。

一种所述二氧化碳吸附剂在吸收二氧化碳中的应用。

所述二氧化碳吸附剂在吸附前要进行如下活化：将二氧化碳吸附剂放置于氮气条件下1-7h，保持温度为50-150℃。

有益效果

本发明吸附剂具有很强的二氧化碳吸附能力，能够去除低浓度的二氧化碳，去除效果明显优于活性炭，操作简单，吸附剂再生性能优于活性炭，成本低。因此，本发明的二氧化碳吸附剂可以用于去除气体中低浓度二氧化碳，具有良好的经济效益和环境效益。

附图说明

图1 二氧化碳吸附剂1与F300活性炭吸附低浓度CO₂的穿透曲线图，其中C是吸附后的CO₂的浓度，C₀是CO₂的初始浓度。

图2二氧化碳吸附剂1与F300活性炭的吸脱附循环性能。

具体实施方式：

下面结合具体实施方式对本发明进行详细描述，本发明的范围并不以具体实施方式为限。

在本实施例及以下实施例中，吸附容量是指透过点时，每克吸附剂吸附的二氧化碳摩尔数。

实施例1

NaY型分子筛的预处理：在马弗炉内，将NaY型分子筛在350℃条件下焙烧3.5h。

在200ml烧杯中加入40ml无水乙醇，然后加入20ml苯胺，搅拌混匀。称取3g经预处理的NaY型分子筛加入到上述的混合液中，搅拌2h混匀，加热至20℃。加入预热至20℃、浓度为1M的过硫酸铵水溶液58ml，在搅拌状态下进行聚合反应20h，反应温度保持在20℃，得到固体颗粒。将固体颗粒依次用蒸馏水和乙醇清洗，在75℃下干燥。