[发明专利]一种通过添加高活性离子减少吸附剂中复合熔融盐的方法

说明书

本发明公开一种通过添加高活性离子减少吸附剂中复合熔融盐的方法，包括将生石灰与碱金属盐在高活性离子存在下进行煅烧，然后进行阶梯冷却得到钙基吸附剂；本发明的通过添加高活性离子减少吸附剂中复合熔融盐的方法，使得到的钙基吸附剂中碱金属‑碱土金属复合熔融碳酸盐有效减少，从而大幅提高钙基吸附剂的COsubgt;2/subgt;吸附能力；方法步骤不繁琐，易操作。

技术领域

本发明属于化学技术领域，特别涉及一种通过添加高活性离子减少吸附剂中复合熔融盐的方法。

背景技术

钙循环技术是为了应对全球气候变化，被全球所重点推荐发展的新型CO₂/SO₂捕集技术之一。它已经得到了中国、美国、欧盟、澳大利亚、加拿大等的大量科研投入，被国内外主流科研机构所广泛关注。

现有公开的钙循环技术中钙吸附剂的制备普遍使用方法为浸渍法，一般是将高活性盐浸渍在钙基吸附剂表面，高活性盐占吸附剂的质量分数为0.1～2.0％。由于碱金属具有较好的高温活性，一般利用碱金属盐浸渍，提高吸附剂表面的离子扩散能力，增强吸附剂的CO₂捕集能力。

早在2003年加拿大Anthony教授提出将石灰石中浸渍微量NaCl或Na₂CO₃，其多次循环后的CO₂吸附能力可以提高约40％，从0.10(gCO₂/g吸附剂)提升至0.14(gCO₂/g吸附剂)。东南大学和山东大学也做了较多关于碱金属盐浸渍改性钙基吸附剂的基础研究，分别研究了KMnO₄、KCl、K₂CO₃、NaCl和Na₂CO₃等多种纯碱金属盐浸渍于纯CaCO₃的实验，发现这些碱金属盐大部分都具有明显的改性效果，多次循环后的CO₂吸附能力可以提升约100％。此外，还研究了Mn(NO₃)₂、木质素磺酸钙等盐对钙基吸附剂的浸渍改性，也发现了较好的提升效果。从以上研究发现将碱金属盐浸渍于钙基吸附剂中，能提高吸附剂的CO₂捕集能力，提升幅度大部分处于40～100％之间。

能否在40～100％提升幅度的基础上，进一步利用浸渍法获得更大幅的提升效果，是被重点关注的问题。经过了科学试验，专利申请人前期提出了一种改良的浸渍法，使钙基CO₂吸附剂的性能提升幅度达到150～200％。该改良方法现已被授权国家发明专利(徐勇庆，罗聪等,一种钙基二氧化碳/二氧化硫吸收剂及其制备方法,国家知识产权局,CN105903317B. 2018,已授权:中国.)，此改良方法与普通方法的主要差异在于石灰石在与碱金属盐混合搅拌浸泡前增加了煅烧-水合的过程。

从2018年至今，申请人一直在探索改良浸渍法提高钙基吸附剂性能的根本原因，并寻找在150～200％的提升幅度的基础上，再进一步提升钙基CO₂吸附剂性能的方法。专利申请人经过大量的实验，并分析研究发现，碱金属盐和钙的混合物，在一定条件下会生成碱金属- 碱土金属复合熔融碳酸盐K₂Ca(CO₃)₂和Na₂Ca(CO₃)₂，这类复合熔融碳酸盐残留在钙基吸附剂中，侵占了吸附剂的表面空间，降低了吸附剂表面的离子扩散能力，对吸附剂的性能产生明显的抑制作用。通过对普通浸渍法和改良浸渍法制备的吸附剂进行研究发现，普通浸渍法得到的吸附剂含有大量的这类复合熔融碳酸盐存在，因此改性效果较差；即使是改良的浸渍法中，也有不少这类复合熔融碳酸盐存在，因此改良浸渍法仍有进一步改进的空间。

为此，经过详细的科学研究，本专利提出添加高活性离子的方法，减少碱金属-碱土金属复合熔融碳酸盐的生成，从而大幅提高钙基吸附剂的CO₂吸附能力。