[发明专利]煤灰提铝渣制备介孔SiO2

说明书

本发明公开了一种煤灰提铝渣制备介孔SiO₂泡沫基固态胺吸附剂的方法。本发明以煤灰提铝渣为原料，将其溶解于氢氧化钠溶液后，作为硅源在模板剂的作用下利用水热合成法合成介孔二氧化硅泡沫材料，浸渍一定量的胺聚合物后获得固态胺CO₂吸附材料。本发明的合成过程步骤相对简单，原料成本低，解决了固废煤灰提铝渣的资源浪费和环境问题，具有经济价值和社会效益。

技术领域

本发明属于CO₂吸附剂领域，具体涉及一种煤灰提铝渣制备介孔SiO₂泡沫基固态胺吸附剂的方法。

背景技术

中国连续多次在国际会议上提出宏大的3060碳减排目标，即在2030年碳达峰，2060年实现碳中和。而我国目前仍处在高速的发展阶段，在未来很长一段时间里，经济发展的第一要义会与碳减排的目标发生一定的冲突，因此，未来我国的碳减排压力巨大。碳中和是一个系统工程，在强调低碳发展的同时，也离不开各种CO₂减排技术的应用。CO₂捕集是未来实现碳中和目标举足轻重的技术之一，根据推测，其将占据总减排量的12％左右。 CO₂捕集技术的高昂成本限制了其大规模商业化应用，其中吸附剂的成本又占了总成本的绝大部分。因此，寻求一种廉价、高效且稳定性好的固体胺吸附剂成为重中之重。煤灰作为一种大宗的工业固废其成本低廉，硅含量高，很适合制备胺物种的载体来合成CO₂吸附剂。

煤灰酸浸提铝过程，会产生一种疏松多孔的无定形SiO₂残渣，该残渣作为二次固废，如果不对其进行合理的开发，肯定会对自然生态造成潜在的影响，并且影响煤灰提铝过程的经济效益。

发明内容

本发明针对固废煤灰提铝渣的资源浪费和环境问题，提供一种煤灰提铝渣制备介孔SiO₂泡沫基固态胺吸附剂的方法。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明一方面提供了一种煤灰提铝渣制备介孔SiO₂泡沫基固态胺吸附剂的方法，以煤灰提铝渣为原料，将其溶解于氢氧化钠溶液后，作为硅源在模板剂的作用下经水热合成法合成介孔二氧化硅泡沫材料，浸渍于胺聚合物后得到固态胺吸附剂，该方法具体步骤为：

步骤1：将提铝渣与NaOH溶液混合，加热并搅拌，过滤，收集滤液得到含硅酸钠的溶液；

步骤2：将醋酸、氟化铵与P123模板剂混合溶于蒸馏水中，加热并搅拌，再加入扩孔剂，混合均匀后在剧烈搅拌下逐滴加入含SiO₂的硅酸钠溶液，其中 SiO₂中的Si元素来自于步骤1中得到的含硅酸钠的溶液，静置，取出洗至中性并干燥，煅烧得到介孔二氧化硅泡沫材料；

步骤3：将胺聚合物溶解于甲醇中，室温搅拌至混合均匀，然后加入步骤2 中得到的介孔二氧化硅泡沫材料，室温搅拌直至甲醇完全蒸发，真空干燥，得到固态胺吸附剂。

进一步，所述步骤1中NaOH溶液的浓度为1mol/L，NaOH溶液的体积为 20-40mL；提铝渣的质量为1-3g；加热温度为50-90℃，搅拌时间为0.5-2h。

优选的，所述步骤1中NaOH溶液的体积为34mL；提铝渣的质量为1.7g；加热温度为90℃，搅拌时间为2h。

进一步，所述步骤2中醋酸、氟化铵、P123模板剂与蒸馏水的质量比为 4.47:0.06:3:50；SiO₂与P123的质量比为1:2；扩孔剂为均三甲苯，均三甲苯的质量为0.5-6g。

进一步，所述步骤2中加热温度为20-45℃，搅拌时间为1-2h；静置过程分为两个阶段：第一阶段在30-45℃下静置24-48h，第二阶段在80-100℃下静置24-48h；煅烧温度为500-600℃，煅烧时间为2-6h，升温速率为1-2℃/min。