[发明专利]用于捕获后燃烧碳的吸附剂制备方法及吸附剂

说明书

本发明提供一种用于捕获后燃烧碳的吸附剂制备方法及吸附剂，所述方法包括如下步骤：(1)将富含硅的工业废弃物粉碎成细粉，活化得到灰渣，将灰渣与烧碱溶液混合搅拌，过滤后得到二氧化硅前驱体；(2)将导向剂溶于盐酸形成导向剂溶液，向导向剂溶液中加入扩孔剂，再加入二氧化硅前驱体并搅拌，反应15h～30h，加入氟化铵溶液进行陈化，陈化后真空抽滤得到混合溶液中的沉淀物，沉淀物干燥、焙烧得到二氧化硅；(3)将二氧化硅加入聚醚酰亚胺溶液，真空干燥后得到负载后的吸附剂。本发明使用的原材料为富含硅源的工业废弃物，其产量大，价格低廉，对工业废渣进行综合利用，不但可以减少其对环境和生物的危害，同时也能实现工业废渣的高产值转化。

技术领域

本发明涉及吸附材料技术领域，具体而言，涉及一种用于捕获后燃烧碳的吸附剂制备方法及吸附剂。

背景技术

火力发电在当今中国发电模式中依旧占有主导地位，全球变暖所带来一系列气候灾害已成为不争的事实。如何在短时间内实现经济的绿色可持续发展也成为各国有待解决的重要问题。我国是煤炭大国，火力发电是现阶段我国能源供应的重要方式，依旧占据主导地位然而，我国的国情和能源结构都决定了研发碳捕捉和封存技术(简称CCS技术)是控制碳排放量的重要战略方案。因此，如何合理运用CCS技术燃煤/燃气发电厂碳排放量将是实现环境友好型发展以及哥本哈根减排目标的关键因素。

随着材料合成技术的不断提高，新型固体吸附材料以其容积大、孔隙结构优良、载体热稳定性高等优点被应用于碳捕获技术。目前可以用来捕捉烟气中二氧化碳的固体吸收剂主要有以下几种：(1)沸石；(2)活性炭；(3)金属-有机骨架多孔集合物(MOF)；(4)MCM-41；(5)SBA-15。但这些新型固体吸附材料仍然存在一些无法解决的技术问题：比如沸石通过电荷吸引带正电荷的碳原子，但由于其形成的化合物稳定性高，沸石难以完全再生，并且沸石易吸潮导致其对于二氧化碳的吸附能力降低；活性炭的吸附能力主要取决于其孔隙结构以及表面化学结构，但其存在再生困难，操作繁琐的问题，此外由于活性炭在低二氧化碳分压情况下吸附能力有限以及其对原料的适应性不强，为实现吸附剂的高效利用，需对气体进行预处理，增加工艺步骤；金属-有机骨架多孔集合物(MOF)由无机和有机单元通过强键力合成，由于有机分子和金属离子的连接点仍有巨大空间，其可作为气体吸附材料，但MOF在低二氧化碳分压条件下吸附状态不理想，而维持高二氧化碳分压生产成本很高，并且由于MOF自身的合成工艺复杂性以及高合成成本，MOF无法在工业中大范围应用，且多数MOF易吸潮，会导致其对二氧化碳吸附能力降低；MCM-41以及SBA-15存在合成成本过高，合成工艺复杂的问题，且捕捉过程对烟气中二氧化碳的浓度及烟气中水分含量有一定的要求。

因此亟需一种合成成本底、碳捕获能力强、环境适用性广的新型吸附材料及生产技术以满足工业大规模使用的需求。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种生产成本低、高选择性和吸附量的碳吸附剂。

为解决上述问题，本发明提供一种用于捕获后燃烧碳的吸附剂制备方法，包括如下步骤：

(1)将富含硅的工业废弃物作为硅源，粉碎成直径为30um～60um的细粉，在500℃～700℃下活化10h～14h得到灰渣，将灰渣与烧碱溶液混合搅拌，过滤后得到二氧化硅前驱体；

(2)将导向剂溶于盐酸形成导向剂溶液，向导向剂溶液中加入扩孔剂，1h～3h后再加入二氧化硅前驱体并搅拌，在20℃～50℃下反应15h～30h，加入氟化铵溶液进行陈化，抽滤得到混合溶液中的沉淀物，沉淀物干燥、焙烧得到二氧化硅；

(3)将焙烧后的二氧化硅加入聚醚酰亚胺溶液，搅拌8h～14h，在40℃～50℃条件下真空干燥得到负载后的吸附剂。

优选的，所述步骤(2)中导向剂与扩孔剂的质量比为1:0.5～1：1.5。

优选的，所述导向剂选自以下任意一种：P123、溴化四丙基铵和十六三甲基溴化铵。