[发明专利]一种二氧化碳吸附剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及吸附剂领域，具体涉及一种二氧化碳吸附剂及其制备方法。

背景技术

全球气候变暖的主要原因是人类活动造成的二氧化碳等温室气体的排放，目前全球排放的温室气体的量已经超过300亿吨，中国排放的温室气体占世界总量的22.3%，超过美国成为全球第一。预计到2020年为止，世界能源的消耗量将增长70%以上，这将使二氧化碳的排放量增长50%以上。减少二氧化碳的排放已经成为影响人类生产生活乃至生存的关键课题。

二氧化碳的捕集分离方法主要有溶剂吸收法、变压／变温吸附法、膜分离技术等。其中，变压吸附技术(PSA)具有设备较简单、投资少、能耗低、环境友好、效率高、易于操作等特点被称为为最具商业化前途的捕集技术。

当前吸附法的主要缺点是：一是由于吸附剂的吸附容量的限制，对于大多数发电厂所排放的低浓度二氧化碳烟道气吸附量非常低，使得吸附剂的循环处理费用较高；二是现有工业上使用的吸附剂对二氧化碳的选择性不够，从而必须增加循环吸附塔数量及循环次数使得费用增加。因此研发具有高吸附量，高选择性的二氧化碳吸附剂具有重要意义。

发明内容

本发明为了克服现有吸附剂对烟道气中二氧化碳吸附选择性低的特点，提供一种高选择性的二氧化碳吸附剂及其制备方法。

本发明提供的一种二氧化碳吸附剂，包括含有铁离子和钴离子的金属有机骨架。

作为本发明更优选实施方式，二氧化碳吸附剂所述的离子为铁离子和钴离子组合。

作为本发明更优选实施方式，铁离子含量为5%-50%；作为本发明更优选实施方式，铁离子含量为10%-30%。

本发明还提供一种二氧化碳吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1）将含有铁离子和钴离子的盐类溶解于水中加入HF，混合均匀；

步骤2）将均苯三甲酸加入上述溶液中搅拌均匀后超声；

步骤3）将经步骤2）混合后的混合物放入水热反应釜；

步骤4）水热反应后后处理得到样品。

作为本发明优选实施方式，所述步骤(1)中含铁离子的盐类为Fe(NO)₃，含钴离子的盐为Co(NO)₂，有机配体选取为均苯三甲酸等

与现有技术相比，本发明的技术方案的优点为：本发明提供的二氧化碳吸附剂，既保持了吸附剂的高吸附量，又可以调控吸附剂孔径大小，克服了原有吸附选择性低的缺点，满足工业上对二氧化碳废气的处理要求，能有效回收高纯度的二氧化碳产品。本发明的二氧化碳吸附剂的制造方法工艺简单易行，适合工业大规模生产。

具体实施方式

为使本发明更加容易理解，下面将进一步阐述本发明的具体实施例。这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何限制。

实施例1

将5mmol硝酸铁，2.5mmol硝酸钴，4.95mmol均苯三甲酸和3mmolHF加入35mL去离子水中，搅拌均匀后放入水热反应釜中，通过水热反应得到产物。常温常压下，其二氧化碳的吸附量为6.2mol/kg，二氧化碳/氮气选择性为178。

实施例2

将5mmol硝酸铁，5mmol硝酸钴，6mmol均苯三甲酸和2mmol HF加入到40mL去离子水中，搅拌均匀后放入水热反应釜中，通过水热反应得到产物。常温常压下，其二氧化碳的吸附量为4.3mol/kg，二氧化碳/氮气选择性为124。

实施例3

将2.5mmol硝酸铁，5mmol硝酸钴，6mmol均苯三甲酸和2mmolHF加入到40mL去离子水中，搅拌均匀后放入水热反应釜中，通过水热反应得到产物。常温常压下，其二氧化碳的吸附量为5.7mol/kg，二氧化碳/氮气选择性为165。