[发明专利]一种聚乙烯亚胺改性海泡石吸附剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种聚乙烯亚胺改性海泡石吸附剂及其制备方法和应用，包括以下步骤：（1）将海泡石粉加入酸溶液中，搅拌后，分离出海泡石粉，洗涤至中性，干燥，磨细后得到酸活化的海泡石粉；（2）将聚乙烯亚胺溶于醇类溶剂中，再加入步骤（1）获得的酸活化的海泡石粉，搅拌，干燥，磨细后得到聚乙烯亚胺改性海泡石吸附剂。本发明通过简单的酸活化和胺改性两步即可得到改性的海泡石吸附剂，制备过程简单，易于操作，制备条件温和，对设备要求低，耗能少，生产成本低。以该法制备的改性海泡石吸附剂成本低廉、性能优良，对二氧化碳的吸附效果好。

技术领域

本发明涉及一种聚乙烯亚胺改性海泡石吸附剂及其制备方法和应用，涉及二氧化碳吸附剂领域。

背景技术

随着社会的发展，二氧化碳的过量排放对全球气候和生态环境造成了很大影响，特别是化石燃料燃烧造成的二氧化碳排放引起了广泛关注。数据统计显示，在化石能源中，煤炭约占全球能源的40%，电力燃煤贡献了全球超过20%的二氧化碳排放，而中国70%以上的电力是由燃煤电厂生产的，因此将燃煤电厂所产生的二氧化碳捕集起来以避免其排放到大气中被认为是大规模减少二氧化碳排放、减缓全球变暖的可行方法。而寻找一种低污染、低能耗、低成本的二氧化碳捕集方法变得十分重要。

目前，捕集分离二氧化碳的方法主要有溶剂吸收法、吸附法、膜分离法、低温蒸馏分离法。吸附法作为一种极有应用前景的新型二氧化碳分离方法，以其低能源消耗和工艺相对简单而引起了越来越多的关注。当前二氧化碳固体吸附剂主要有：金属框架有机物、沸石分子筛和氨基修饰多孔材料。这些吸附剂的制备均操作复杂、成本昂贵，并且对设备和环境要求苛刻。这些问题很大程度上限制了二氧化碳固体吸附剂的工业化生产和应用。

海泡石是一种天然纤维状富镁黏土矿物，属链状结构,其化学式为Si₁₂Mg₈O₃₀(OH)₄(OH₂)₄·8H₂O，在链状结构中又含有层状结构的小单元，属2:1层型。由于海泡石具有这种特殊的孔道结构，因而比表面积和孔体积很大，有极强的吸附、脱色和分散等性能，而且质轻、化学稳定性好。海泡石是一种价格十分低廉的无机材料，在我国分布广泛，我国海泡石储量约占世界25%，但由于我国天然海泡石纯度低、杂质较多，将其直接用做气体吸附材料效果并不理想。目前，通过对海泡石进行一定的改性可以增强其吸附能力，制备得到的吸附剂成本低、吸附效果较好，主要是用于水污染处理和土壤恢复方面。而将海泡石与某些胺进行固载并用于二氧化碳吸附领域的鲜有报道。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明提供了一种聚乙烯亚胺改性海泡石吸附剂的制备方法，以该法制备得到的海泡石吸附剂具有工艺简单、成本低廉、对二氧化碳吸附性能好的特点。

本发明的技术方案是，提供一种聚乙烯亚胺改性海泡石吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将海泡石粉加入酸溶液中，搅拌后，分离出海泡石粉，洗涤至中性，干燥，磨细后得到酸活化的海泡石粉；

（2）将聚乙烯亚胺溶于醇类溶剂中，再加入步骤（1）获得的酸活化的海泡石粉，搅拌，干燥，磨细后得到聚乙烯亚胺改性海泡石吸附剂。

其中，磨细可以是研磨、球磨等方式。

步骤（2）中，搅拌后，可以直接进行干燥，这样比较容易确定聚乙烯亚胺的添加量，在进行试验研究时常常这样操作。当然搅拌后也可以进行固液分离，这样可以降低能耗，缩短干燥时间，并且分离出的液体（如补充聚乙烯亚胺后）还可以用于海泡石的改性。

优选地，所述酸溶液为硫酸溶液，浓度为1~2mol/L。

优选地，所述醇类溶剂为无水甲醇。

优选地，步骤（2）中，所述聚乙烯亚胺与酸活化的海泡石的质量比为0.3-0.8 ：1，优选0.4-0.6 ：1。