[发明专利]一种二氧化碳分子印迹吸附剂的制备与再生方法及其应用

说明书

本发明涉及二氧化碳CCS技术领域，尤其涉及一种二氧化碳分子印迹吸附剂的制备与再生方法及其应用。所述方法步骤为：(1)取筛分后的向日葵生物质炭化后再进行活化，得到活性炭，备用；(2)将步骤(1)生物质活性炭作为载体，加入模板分子和功能单体溶解在混合溶剂中，然后加入交联剂和引发剂，在惰性气氛中密封反应，即得二氧化碳‑分子印迹聚合物。本发明将向日葵作为分子模板，可以提供大的比表面积，有利于印迹聚合物的负载，提高吸附位点的数量；同时，本发明还将表面印迹技术与吸附法相结合的吸附二氧化碳技术，可以提高吸附剂的选择性，排除烟气中其他气体的干扰，从而提高吸附剂的吸附效率。

技术领域

本发明涉及二氧化碳CCS技术领域，尤其涉及一种二氧化碳分子印迹吸附剂的制备与再生方法及其应用。

背景技术

本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

近些年来，化石燃料的燃烧所引起的空气污染与温室效应问题已经对人类赖以生存的地球环境构成了严重的威胁。据IPCC(The Intergovernmental Panel on ClimateChange)报道，引起全球气候变暖的主要气体有CO₂、CH₄、N₂O、HFCs、PFCs和SF₆，其中由CO₂引起的温室效应占60％。因此，CO₂对温室效应有最显著的贡献。虽然我国在CO₂减排方面已经颁布了多项相关政策，并采取了一系列措施如：①调整能源结构，使用无碳或低碳的能源；②提高能源利用效率，降低单位产值能耗的温室气体排放量；③采用温室气体的捕集和封存(CCS)技术，但是目前CO₂减排的形式依然不容乐观。国际能源署IEA发布声明：在碳税为50美元/t的情况下，到2050年CO₂减排量的一半将依靠捕集和CCS技术来实现。因此，研究CO₂的捕集和CCS技术对缓解温室效应，实现温室气体的减排有深远的意义。

分子印迹技术(molecular imprinting technique,MIT)，又称为模板分子技术，是一种基于高分子化学、生物化学、化学工程及材料科学等多学科交叉发展起来的新技术，它属于超分子化学的研究范畴。通过模拟酶-底物或抗体-抗原的识别机理，可以利用该技术制备具有选择识别性的智能吸附材料，即分子印迹聚合物(molecular imprintedpolymers,MIPs)。MIPs的制备过程简单讲就是以目标分子作为模板分子，功能单体与目标分子以共价、非共价或半共价的方式结合形成前驱体，然后通过交联剂的化学聚合形成性能稳定的聚合物，最后再将模板分子除去，产生与模板分子的大小和形状互补的吸附位点。这种独特的吸附位点使印迹聚合物对目标分子有了高度选择能力，正是由于该材料这个特有的优势使其在环境的处理与分析方面有了广泛的应用，如物质的吸附与分离、传感器检测、催化降解以及膜分离等领域。

传统的分子印迹聚合物的制备方法主要包含：溶胶-凝胶(sol-gel)法，本体聚合，悬浮聚合，乳液聚合，沉淀聚合。虽然这些方法制备的印迹聚合物有很好的选择与吸附能力，但是其结合位点包埋过深会降低吸附量，也会导致吸附剂的再生效果不好，不利于材料的循环利用。因此人们提出表面印迹技术，它是将吸附位点负载到某种固相基质上，增大了有效的吸附位点数量，在某种程度上，可以解决结合位点包埋深，不易再生的问题。例如，赵毅等基于前期研究工作，通过同时提高模板分子比例和溶剂中添加甲苯的方法，改性分子印迹吸附剂，结果表明同时提高模板分子比例和添加甲苯溶剂，增加了吸附剂的比表面积和表面胺基团密度，提高了吸附剂的吸附容量(文献：分子印迹型CO₂吸附剂的改性及吸附性能研究，华北电力大学学报[J]，2013，40(2)，107-112)。

发明内容