[发明专利]一种粉煤灰基质化学固碳柱的制备及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及环境工程技术领域，具体涉及一种粉煤灰基质化学固碳柱的制备及其应用。

背景技术

大气中二氧化碳（CO₂）浓度的增加，将导致全球平均气温升高，海平面上升，沙漠面积扩大，物种灭绝。CO₂等温室气体导致的全球气候变暖这一环境问题正威胁着人类的生存，控制或者减缓大气中CO₂浓度的增长，是摆在世人面前艰巨而迫切的任务。

化学固碳是指采用化学方法将废气或空气中CO₂固定，甚至转化为具有工业应用价值的原材料。如利用CO₂制备尿素、甲醇、无机碳酸盐、有机碳酸盐、水杨酸等常见工业产品，每年可消耗约120 Mt CO₂。近年，新的化学固碳反应不断被科技工作者们提出，如按生成的产物分类，已发现CO₂可转化为：羧酸、羧酸酯、羧酸内酯、有机碳酸酯、有机氨基甲酸酯、尿素塑料等具有工业应用价值的化合物。如能采用简单廉价的方法将空气或废气中的CO₂固定浓缩，为上述化学固碳反应提供来源于废气或者空气中浓度更高的CO₂原料，必将推动上述化学固碳反应的工业化应用步伐。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种粉煤灰基质化学固碳柱的制备及其应用。所述化学固碳柱是以工业固体废物粉煤灰为基质，与CO₂吸收剂乙醇胺以一定比例混合制备而成，并研究其固碳效果。以期提供一种具有工业化学应用前景的、可与化学固碳反应联合应用的新技术。

实现本发明目的的技术方案是：

一种粉煤灰基质化学固碳柱的制备方法，包括如下步骤：

称取一定质量的粉煤灰基质倒入烧杯中，再将一定体积的乙醇胺溶液倒入烧杯，搅拌均匀得到固液混合物；

然后将粉煤灰和乙醇胺的固液混合物填充至U型玻璃管中，用玻璃棒压实填充材料，两端塞玻璃棉固定，即制得粉煤灰基质化学固碳柱。

所述粉煤灰基质的粒径为0.25 mm（65目）、U型玻璃管内径为13 mm、乙醇胺的浓度为75%、粉煤灰基质负载乙醇胺的负载量为0.75 mL/g。

所述粉煤灰基质为现有技术。

经实验证明：采用本发明方法制备的粉煤灰基质化学固碳柱可固定CO₂的饱和容量达1.39 g，可应用于固定空气、废气中CO₂。

与现有技术相比，本发明化学固碳柱的制备方法操作简单、成本低廉、可在线使用且环境友好。制得的固碳柱可固定CO₂的饱和容量达1.39 g，可应用于固定空气、废气中CO₂。

附图说明

图1为实施例相对阻力系数测定装置示意图；

图2为实施例固碳效率实验装置示意图；

图中，1.化学固碳柱 2.干燥管 3.转子流量计 4.真空泵 5.气体采样袋。

图3 为实施例单位质量粉煤灰可附着乙醇胺溶液的饱和容量与粉煤灰颗粒直径的关系示意图。

图4 为实施例固碳柱阻力系数与粉煤灰颗粒直径的关系示意图。

图5为实施例乙醇胺浓度对阻力系数的影响。

图6为实施例不同流速下化学固碳柱对空气中CO₂的固碳效率示意图。

图7 为实施例 75%乙醇胺固碳柱连续吸收空气中CO₂情况示意图；

图中，a为空气中CO₂浓度 b为采样袋中CO₂浓度。

具体实施方式

下面通过实施例和附图对本发明内容作进一步的说明，但不是对本发明的限定。

实施例

制备粉煤灰基质的化学固碳柱：

1.1 主要原材料及仪器

粉煤灰；壁厚1.5 mm，内径为7 mm、10 mm、13 mm的U型石英玻璃管；1 L气体采样袋（上海申源科学仪器有限公司）；FD-97无油空气压缩机（复旦大学科教仪器厂）；JSA8-CO₂便携式二氧化碳检测仪（深圳市吉达安科技有限公司）：检测范围为0-2000 ppm，分辨率为1 ppm。

1.2 化学固碳柱的制备及参数的确定方法