[发明专利]一种用于固定二氧化碳的改性脱硫灰及其制备方法

说明书

本发明公开一种用于固定二氧化碳的改性脱硫灰及其制备方法，包括脱硫灰、含氮硅烷偶联剂、乙醇和去离子水，所述脱硫灰、含氮硅烷偶联剂、乙醇和去离子水的质量比为1：(0.3‑2)：(0.3‑2)：(0.5‑3)。本发明提供的改性脱硫灰改变了单纯利用钙基材料固定二氧化碳的传统方法，通过含氮硅烷偶联剂改性，在脱硫灰表面引入氨基官能团，增加了二氧化碳的化学吸附效果，可使脱硫灰固定二氧化碳的能力大幅提升。本发明改性脱硫灰的制备方法简单易行，操作方便。本发明的改性脱硫灰可作为开采后的废弃矿井的充填组分，实现二氧化碳的固定和永久封存。本发明可实现干法脱硫灰的资源化利用，低碳环保。

技术领域

本发明涉及一种用于固定二氧化碳的改性脱硫灰及其制备方法，属于环境材料领域。

背景技术

温室效应往往归因于大气中二氧化碳浓度的大幅度提升，由于二氧化碳矿物封存技术能永久固定二氧化碳，因此能有效减少大气中二氧化碳的浓度。虽然提高能源使用效率、节能减排，调整能源结构，大力发展清洁可再生能源是二氧化碳减排的必要保证，但降低大气中二氧化碳的含量，最有效、最可靠的选择是加大二氧化碳的捕集、储存和资源化利用。

目前，二氧化碳的矿物封存常用材料包括含丰富碱及钙或镁的矿物，此外含钙或镁的工业固体废弃物或副产品(如钢渣、飞灰、赤泥、城市固体废物底灰等)，也被认为是矿物碳化的良好原材料，其不仅具有良好的固碳效果，而且可实现固体废物再利用。

脱硫灰作为燃煤烟气干法脱硫处理的产物，是一种低廉易得的固碳材料，但其可用于固碳的钙元素含量较低，固碳能力较差。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种用于固定二氧化碳的改性脱硫灰及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的一种用于固定二氧化碳的改性脱硫灰，包括脱硫灰、含氮硅烷偶联剂、乙醇和去离子水，所述脱硫灰、含氮硅烷偶联剂、乙醇和去离子水的质量比为1：(0.3-2)：(0.3-2)：(0.5-3)。

作为改进，所述的脱硫灰为燃煤烟气干法脱硫处理后的产物。

作为改进，所述的含氮硅烷偶联剂采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的至少一种。

另外，本发明还提供了一种权利要求1-3任一项所述用于固定二氧化碳的改性脱硫灰的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将脱硫灰用乙醇与去离子水清洗，在100-110℃的干燥箱中烘干至恒重，过筛后用马弗炉在700-850℃下加热1.5-2.5小时，得活化脱硫灰；

(2)以乙醇、水为溶剂，在10-60℃条件下机械搅拌1-2小时或超声处理30分钟，溶解制备含氮硅烷偶联剂的水解液；

(3)将步骤(1)中得到的活化脱硫灰与步骤(2)制得的含氮硅烷偶联剂水解液混合，在10-40℃条件下机械搅拌2-4小时，产物平铺于平板玻璃上，空气中自然干燥直至溶剂挥发完全；

(4)将步骤(3)所得的产物移入水热反应釜中，在90-115℃条件下水热晶化1-2天，反应产物冷却至室温后过滤、洗涤，置于100-110℃的干燥箱中烘干至恒重，研磨过筛，得改性脱硫灰。

作为改进，所述步骤(1)中过筛的筛孔为100目-400目。

作为改进，所述步骤(2)、(3)中机械搅拌的转速为100-400转/分；所述步骤(2)中超声处理的输出功率为200-800W，频率为40kHz。

本发明的机理：