[发明专利]一种用于固碳并同时生产片钠铝石的方法

说明书

本发明公开了一种用于固碳并同时生产片钠铝石的方法，属于人工固碳技术领域。本发明以COsubgt;2/subgt;为原料，通过水热法制备了形貌规则、纯度高达100％的片钠铝石，并在保证产物纯度和合成量的前提下缩短了反应时长，提高人工合成的效率，从而在COsubgt;2/subgt;快速固化及工业固碳中存在应用价值。

技术领域

本发明属于人工固碳技术领域，具体涉及一种用于固碳并同时生产片钠铝石的方法。

背景技术

片钠铝石是一种靠“捕获”CO₂形成的自生碳酸盐矿物，可以记录CO₂的运移、聚集和逸散。由于其性质稳定，在遇酸或高温下分解产生无毒不燃气体，所以在含铝化工业、阻燃剂、催化剂等方面有着广泛的应用。在CO₂矿化封存过程中，片钠铝石的碳捕获量最高可达总固碳量的90.1％，是最主要的一种固碳矿物。在成因上，根据碳酸根的来源可将片钠铝石分为无机成因和有机成因两大类，根据稳定同位素数据表明：片钠铝石多为无机成因，极少数为有机成因。综合众多地质实例及合成实验来看，温度在25～200℃区间都可以形成片钠铝石，溶解温度为150℃左右；对于片钠铝石是否形成于碱性环境尚不明确，有部分研究者认为其形成于中性-弱酸性的流体环境。

在地质作用中，片钠铝石的形成首先需要碳酸溶液，大量CO₂气溶于水形成碳酸溶液，此后，在Na⁺、Al³⁺的参与下形成片钠铝石，其化学反应方程式为：

CO₂+H₂O＝H₂CO₃

H₂CO₃＝H⁺+HCO₃^-

Na⁺+Al³⁺+HCO₃^-+H₂O＝NaAlCO₃(OH)₂(片钠铝石)+3H⁺

当前的全球温室效应严重。在地层条件下，CO₂通常以超临界的状态存在，该状态下的CO₂密度大、粘度低、扩散系数大，有利于在构造封存、溶解封存和矿化封存等机理的共同作用下实现永久封存。但由于矿化封存时效慢，难以解决紧迫的温室效应问题，因此，利用实验室条件，探索人工合成片钠铝石的最佳实验参数，以期实现对CO₂快速固化及工业固碳的愿景，具有重要意义。然而，现有的合成技术中，片钠铝石形成所需要的阴离子主要来自于NaHCO₃溶液，整个合成过程并没有CO₂的参与，无法从固碳的角度去探讨CO₂的最大捕获量及矿物对CO₂的封存潜力，而且，此类现有技术未从快速合成的角度提高实验效率，试验周期过长，无法缓解紧迫的温室效应问题。

发明内容

本发明提供了一种用于固碳并同时生产片钠铝石的方法，步骤如下：

将AlCl₃·6H₂O和NaOH分别溶于蒸馏水中，形成AlCl₃·6H₂O溶液和NaOH溶液；将AlCl₃·6H₂O溶液和NaOH溶液混合，制备Al(OH)₃悬浊液；向Al(OH)₃悬浊液中加入NaCl；然后将反应体系的pH值调至8.5～10.5；向反应体系中加入CO₂，获得反应溶液；将反应溶液置于100～180℃中进行恒温反应6h以上，待反应结束后，自然冷却至室温，进行液固分离；将固相物质反复冲洗，不断测量冲洗液的pH，直到溶液呈中性，然后烘干，获得片钠铝石。