本发明专利技术公开了一种中温二氧化碳固体吸收剂，由5～30wt％的活性炭和70～95wt％的复合金属氧化物组成，所述的复合金属氧化物负载在活性炭表面；所述的复合金属氧化物中包括一种化合价为二价的金属元素和一种化合价为三价的金属元素。本发明专利技术的中文二氧化碳固体吸收剂具有良好的吸收动力学和二氧化碳吸收量。本发明专利技术还公开了这种中温二氧化碳吸收剂的两种制备方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种二氧化碳吸收剂，尤其是涉及一种中温二氧化碳固体吸收剂。本专利技术还涉及所述中温二氧化碳固体吸收剂的成型方法。
技术介绍
当前，越来越多的研究表明工业中大量的化石能源燃烧所排放的二氧化碳是导致全球变暖的主要原因。根据政府间气候变化专门委员会(IPCC)的数据统计，自2000到2010年，全球温室气体(以二氧化碳为主)排放量以2.2% /年的速度快速增长。近年来，二氧化碳的减排得到了各国政府的重视。2014年11月，中美双方在北京签署了有关应对气候变化和清洁能源合作的联合声明，中国首次承诺，到2030年中国将停止增加二氧化碳排放，这等于承诺了排放量的峰值点。在化工和能源产业中，传统的吸收和分离二氧化碳的方法是将含有二氧化碳的混合气通入含有二氧化碳吸收剂的溶液中，在常温或低温下吸收，高温解吸。这种溶剂吸收法往往存在两个缺点:(1)溶剂容易被携带进入产品气，造成产品气纯度下降和吸收剂损失；(2)吸收的二氧化碳需要热再生才能解吸，能耗较大。基于这样的现状，二氧化碳吸收分离的一个较有前景的发展方向是二氧化碳变压吸附(PSA)工艺，这种工艺的技术难点之一是开发合适的固体二氧化碳吸收剂。从吸收二氧化碳的工作温度范围来说，常温下适用物理吸收剂，如分子筛、活性炭、沸石等。这些吸收剂吸收速度很快，但是其吸收量随着工作温度的升高快速下降；高温下可以采用化学吸收剂，如氧化钙、锆酸锂、硅酸钠等。这些吸收剂吸收量较大，但是吸收速率一般不高，而且解吸难度较大。遗憾的是，当前市面上未有出售适用于中温下(200-300°C)的二氧化碳吸收剂。实验研究表明，在中温工况下，物理吸收剂活性炭具有较快的吸收速率，但是其吸收量较低(< 0.lmmol/g);复合金属氧化物(由二价和三价金属离子通过共沉淀或尿素法制得前驱体后煅烧形成，如镁铝复合金属氧化物)具有较大的吸收量(0.1?0.6mmol/g)，但是比表面积较低，吸收速率较慢，且复合金属氧化物成型困难，多次吸收/解吸循环后容易粉化。理想的吸收剂需要具有较高的吸收量和较好的吸收动力学，并且通过降低气相中的二氧化碳分压可以实现吸收剂的再生。
技术实现思路
本专利技术所要解决的第一个技术问题，就是提供一种中温二氧化碳固体吸收剂，其具有良好的吸收动力学和二氧化碳吸收量。本专利技术所要解决的第二个技术问题，就是提供这种中温二氧化碳吸收剂的两种制备方法。解决上述第一个技术问题，本专利技术采用的技术方案如下:—种中温二氧化碳固体吸收剂，其特征在于:由5?30wt%的活性炭和70?95界丨％的复合金属氧化物组成(中温二氧化碳固体吸收剂的总质量百分数为100wt% )，所述的复合金属氧化物负载在活性炭表面；所述的复合金属氧化物中包括一种化合价为二价的金属元素和一种化合价为三价的金属元素。优选地，所述的化合价为二价的金属元素为Co、Cu或Mg，所述的化合价为三价的金属元素为Al、Fe、Ga、Cr或Ce。优选地，所述的活性炭的比表面积为400?1800m2/g，粒度为4?20目。解决上述第二个技术问题，本专利技术采用的技术方案如下:一种制造上文所述的中温二氧化碳固体吸收剂的方法，其特征在于包括以下步骤:(1)以3:1的摩尔比混合二价金属盐和三价金属盐，所述的二价金属盐为选自Co(N03)2、CoC12、CuC12、Cu(N03)2、CuS04、Mg(N03)2、MgCl# 的一种；所述的三价金属盐为选自 Al (N03) 3、A1C13、Fe (N03) 3、FeCl3、Ce2 (S04) 3和 Ce (NO 3) 3中的一种；(2)将上述混合金属离子盐溶于水中，配置成浓度为2?3mol/L的混合金属离子盐溶液；(3)将尿素加入所述的混合金属离子盐溶液，使所得的溶液中的尿素浓度为1?1.5mol/L ；(4)将活性炭以0.1?0.5g/mL的量加入步骤(3)所得的溶液，搅拌1?3h ;(5)过滤步骤(4)所得的混合物，将所得的滤渣在105?120°C下加热12?24h ;(6)用去离子水冲洗步骤(5)所得的滤渣，直到冲洗后的水的pH值为7，然后，再次将所述的滤渣加热到105?120°C，并保持12?24h，得到负载有复合金属氧化物前驱体的活性炭；(7)将所述的负载有复合金属氧化物前驱体的活性炭在惰性气体的保护下，在200?600°C下煅烧1?10小时，得到中温二氧化碳固体吸收剂，放入干燥无二氧化碳的环境下备用。优选地，所述的步骤(6)可重复1?3次，以提高活性炭的负载量。另一种制造上文所述的中温二氧化碳固体吸收剂的方法，其特征在于包括以下步骤:(1)以3:1的摩尔比混合二价金属盐和三价金属盐，所述的二价金属盐为选自Co(N03)2、CoC12、CuC12、Cu(N03)2、CuS04、Mg(N03)2、MgCl# 的一种；所述的三价金属盐为选自 Al (N03) 3、A1C13、Fe (N03) 3、FeCl3、Ce2 (S04) 3和 Ce (NO 3) 3中的一种；(2)将上述混合金属离子盐溶于水中，配置成浓度为2?3mol/L的混合金属离子盐溶液；(3)以5?8:1的摩尔比混合固体氢氧化钠和碳酸钠，并将所得的混合物溶于去离子水中，使所得的溶液中氢氧化钠和碳酸钠的总浓度为8?12mol/L ；(4)将活性炭以0.8?0.9g/mL的量加入步骤⑵所得的溶液，使所述的活性炭的孔隙全部浸润；(5)将步骤(4)所得的浸润后的活性炭在105?120°C下加热1?3h，并将所得到的样品以0.8?0.9g/mL的量加入步骤(3)的溶液，使所述的样品的孔隙全部浸润；(6)将步骤(5)所得的产物在60?80°C下老化12?24h ;(7)用去离子水冲洗步骤(6)所得的产物，直到冲洗后的水的pH值为7，然后将所述的产物在105?120°C下加热12?24h ；(8)将步骤(7)所得的产物在惰性气体的保护下，在200?600°C下煅烧1?10小时，得到中温二氧化碳固体吸收剂，放入干燥无二氧化碳环境下备用。有益效果:本专利技术将复合金属氧化物用简单可行的方法负载到具有一定机械强度的活性炭上，避免了造粒和粉化方面的问题，同时结合了活性炭和复合金属氧化物在吸收性能上的优势，co2的吸收量和可逆吸收量大，满足工业中对吸收剂性能的要求。【附图说明】图1为本专利技术的实施例与现有技术的吸收剂的C02吸收量对比；图2为现有的活性炭吸收剂的C0 2的循环/吸收性能测试结果图；图3为本专利技术的实施例的C02的循环/吸收性能测试结果图。【具体实施方式】下面通过具体实施例对本专利技术进行进一步的说明。在下述的实施例中，所使用的Mg(N03)2优选为百灵威科技有限公司生产的99%六水硝酸镁；所使用的氯化钴优选为广州化学试剂厂生产的六水氯化钴；所使用的NaOH为百灵威科技有限公司生产的98.5%氢氧化钠；所使用的Na2C03S百灵威科技有限公司生产的99.5%碳酸钠；所述的硫酸铜为百灵威科技有限公司生产的99%无水硫酸铜；所使用的FeCl3为广州化学试剂厂生产的六水三氯化铁晶体；所使用的A12(N03)3为百灵威科技有限公司生产的九水和硝酸铝(多98% );所述的硫酸亚铈优选为百灵威科技有限公司生产的99%八水硫酸亚铈；煅烧步骤在马弗炉中进行，马本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种中温二氧化碳固体吸收剂，其特征在于：由5～30wt％的活性炭和70～95wt％的复合金属氧化物组成，所述的复合金属氧化物负载在活性炭表面；所述的复合金属氧化物中包括一种化合价为二价的金属元素和一种化合价为三价的金属元素。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：湛志钢，许凯，徐齐胜，余岳溪，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44
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