[发明专利]烟气CO2

说明书

本发明公开了一种烟气CO₂捕集材料，涉及以新型多孔材料为载体的碳捕集吸附剂，将间甲酚和甲醛混合，加入去离子水，调节间甲酚和甲醛在整个体系中的质量分数；加入碱性催化剂，在超声作用下使溶液混合均匀，加热发生亲核反应；生成透明的胶状物，胶状物在室温，常压，氮气保护条件下，老化，得到多孔载体；配制有机胺水溶液，采用浸渍法，将有机胺负载在多孔载体上，得到烟气CO₂捕集新材料。本发明有效解决吸附剂比表面积小的问题，具有良好的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及一种烟气CO₂捕集材料的制备方法，属于气体分离或净化等领域。

背景技术

化石燃料燃烧排放的CO₂是造成全球气候变暖的最主要原因，其贡献率已超过60％。在烟气脱硫脱硝系统后增设脱碳装置，捕集分离烟气中二氧化碳，被广泛认为是短期内实现二氧化碳减排的最有效的方法之一。与吸收法烟气脱碳技术相比，吸附法技术能显著降低再生能耗，同时能避免设备腐蚀等问题。然而，实际烟气流量大、CO₂浓度低且成分复杂，对CO₂捕集材料的比表面积、吸附容量、吸附速率、选择性、化学稳定性等提出了巨大挑战。对传统吸附材料表面进行胺基修饰的固体胺吸附法结合了液相胺吸收法中胺基化合物对CO₂亲和性强、选择性高、可逆性能好等优点，又消除了液相胺吸收法上述缺点。同时，固体胺碳捕集材料对水蒸汽耐受性能好，不需要严格控制烟气的湿度。由于这些优越性，固体胺碳捕集材料用于烟气脱碳技术备受关注。研究开发高效低成本的固体胺碳捕集材料是推进该法工业应用的关键。

固体胺碳捕集材料的比表面积以及吸附容量（尤其是实际操作过程中的工作容量）关乎设备尺寸大小、捕集材料的用量等基本问题，而工作容量又与吸附速率紧密相关。然而，受固体胺碳捕集材料中CO₂扩散控制的限制，尚没有吸附剂能达到该要求。如何提高捕集材料的比表面积、捕集量和捕集速率成为该领域的研究热点和难点。

发明内容

本发明涉及一种未见报道的烟气固体胺碳捕集材料的制备方法，该捕集材料的载体是由间甲酚和甲醛在弱碱催化剂下，发生亲核反应。在超声条件下，既可以提高材料的交联程度，又可以增强材料的比表面积。将有机胺通过超声浸渍后，可增强捕集材料的吸附性能。

本发明的主要技术方案：烟气CO₂捕集材料，其特征在于通过浸渍法，将胺固载在载体上，捕集材料的载体是酚和醛通过亲核反应制得凝胶产品，在形成凝胶的过程中通过超声处理，使其比表面积在200~260 m²/g。

本发明所述烟气CO₂捕集材料的制备方法，其特征在于：制备步骤为：

（1）将间甲酚和甲醛混合；

（2）加入去离子水，调节间甲酚和甲醛在整个体系中的质量分数；

（3）加入碱性催化剂，在超声作用下使溶液混合均匀，加热反应生成透明的胶状物；

（4）胶状物在室温，常压，氮气保护条件下，老化，得到多孔载体；

（5）配制0.1%~60%（wt%）有机胺水溶液，采用浸渍法，将有机胺负载在多孔载体上。

一般地，所述的间甲酚和甲醛混合后物质的量比为1:2。

所述离子水的用量为：调节间甲酚和甲醛在整个体系中的质量分数为20%-40%，优选25%-30%。

所述的碱性催化剂为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸镁、碳酸钾、氨水中的一种或几种，碱性催化剂用量为整个体系的0.1%-1%（wt%）。

所述的加热温度为60℃-80℃。