[发明专利]一种钙基CO2吸附剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钙基CO₂吸附剂，包括质量比为1:9～1:1的Ca₂MnO₄和CaO，且Ca₂MnO₄和CaO的总质量分数为90％～99.9％，所述CaO用于吸附CO₂，所述Ca₂MnO₄均匀掺杂于所述CaO中，用于增强CO₂吸附剂的抗烧结能力，使所述CO₂吸附剂的循环性能增强，所述钙基CO₂吸附剂的粒径小于300μm。本发明还公开了该钙基CO₂吸附剂的制备方法。通过本发明，制备了一种Ca₂MnO₄掺杂CaO的钙基CO₂吸附剂，该吸附剂吸附能力强，抗烧结性好，制备方法简单，具有广阔的工业应用前景。

技术领域

本发明属于CO₂吸附剂材料领域，更具体地，涉及一种钙基CO₂吸附剂及其制备方法。

背景技术

近些年，化石燃料的大量使用导致了温室气体CO₂的过量排放，进而导致了全球变暖等一系列气候问题。因此，减排CO₂已经逐渐引起了全世界范围内的关注。作为其中一种燃烧后CO₂捕集技术，钙循环过程凭借着其廉价且丰富的原料、较高的理论吸附量以及较快的吸附速率等优点展现出了可期的前景。钙循环过程通过可逆反应实现CO₂的吸附与脱附。吸附过程一般在650℃左右发生，而脱附过程一般在高于900℃的温度下实现。由于吸附与脱附温度均高于CaCO₃的烧结温度(塔曼温度：～533℃)，CaCO₃和CaO晶体就会烧结，进而导致颗粒的团聚。因此，吸附剂的比表面积以及孔隙率都会降低。这样，钙基吸附剂的吸附性能随着循环次数的增加会逐渐降低。例如，天然石灰石在循环十多次后，转化率会降低到8％～9％左右。因此在钙基吸附剂的实际应用中，必须不断补充新鲜的吸附剂以避免吸附剂的失活，增大了吸附剂的投资成本和操作成本。

为了解决或者缓解钙基吸附剂的失活问题，目前一种有种有效的改善方法就是采用新型天然钙基矿物来制备掺杂惰性负载的钙基吸附剂来代替传统的天然石灰石和白云石。但是目前已报道的新型天然含钙矿物有着较大的缺点，比如，高镁白云石(5thInternational Symposium on Gas Cleaning at High Temperature.US DOE NationalEnergy Technology Laboratory, Morgantown,USA.“In situ gas conditioning infuel reforming for hydrogen generation”)中含钙量过低(CaCO₃·3MgCO₃，活性CaO含量约为30％)，导致煅烧制得的钙基吸附剂的吸附容量降低，不利于吸附过程的进行。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种钙基CO₂吸附剂其制备方法，其目的在于以锰方解石为原料制备CO₂吸附剂，由此解决现有材料吸附容量低的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种钙基CO₂吸附剂，包括质量比为1:9～1:1的Ca₂MnO₄和CaO，且Ca₂MnO₄和CaO的总质量分数为90％～99.9％，所述CaO用于吸附CO₂，所述Ca₂MnO₄均匀掺杂于所述CaO中，用于增强所述钙基CO₂吸附剂的抗烧结能力，使所述钙基CO₂吸附剂的循环性能增强，所述钙基CO₂吸附剂的粒径小于300μm。