一种改性负载型碳酸钾吸收剂及其在杂质气氛下脱除二氧化碳的应用制造技术

本发明专利技术提供了一种改性负载型碳酸钾吸收剂及其在杂质气氛下脱除二氧化碳的应用，该改性负载型碳酸钾吸收剂由负载型碳酸钾吸收剂经过水汽预处理改性得到，或经过碱性物质添加改性得到；所述负载型碳酸钾吸收剂的活性组分为碳酸钾，碳酸钾负载量为10～30wt％。本发明专利技术吸收剂改性后，可减缓或有效抑制负载型碳酸钾吸收剂在含SO2/NO2酸性杂质气氛下脱碳失活，提高活性组分的利用率，增强负载型碳酸钾吸收剂的脱碳活性，并提高吸收剂的稳定性。此外，本发明专利技术方法简单可行，在实际应用中易于操作控制。

A modified loaded potassium carbonate absorber and its application in the removal of carbon dioxide under the atmosphere of impurity

The invention provides an application of modified supported potassium carbonate absorbent and impurities in the atmosphere of carbon dioxide removal, the modification of the supported potassium carbonate absorbent by the supported potassium carbonate absorbent after water vapor pretreatment modification, or by adding modified alkaline substances; the active components supported potassium carbonate absorbent divided into potassium carbonate, potassium carbonate loading was 10 ~ 30wt%. The modified absorbent can slow down or effectively inhibit the decarburization and deactivation of the load type potassium carbonate absorbent in the acidic atmosphere containing SO2/NO2, increase the utilization rate of the active components, enhance the decarburization activity of the load type potassium carbonate absorbent, and improve the stability of the absorbent. In addition, the method of the invention is simple and feasible, and it is easy to operate and control in practical application.

【技术实现步骤摘要】
一种改性负载型碳酸钾吸收剂及其在杂质气氛下脱除二氧化碳的应用
本专利技术属于微环境空气质量控制、环境污染防治与安全健康控制
，尤其涉及一种改性负载型碳酸钾吸收剂及其在杂质气氛下脱除二氧化碳的应用，具体包括抑制负载型碳酸钾吸收剂在杂质气氛下脱除封闭空间低浓度CO2失活的方法。
技术介绍
开放的环境大气中，二氧化碳(CO2)浓度一般维持在300-400ppm，通常并不会对人体形成危害。而在诸如矿山、空间站、载人航天器、潜艇等封闭作业空间内，由于通风受限，工作人员呼吸代谢、机械设备运行及材料氧化分解产生的CO2容易积聚；当CO2浓度超过人类生存阈值时，工作人员的健康和安全将受到威胁。研究表明，当封闭环境气氛中CO2分压达到1.0％时，人类安全与健康将面临威胁。国内外诸多规范对特殊工作场所CO2浓度阈值做出了相关规定：美国国家职业安全卫生研究所提出人员在工作场所对CO2暴露浓度为0.5％，10min内可容许最高浓度为3％；美国职业安全和健康署提出人体暴露CO2浓度时间加权值为0.5％，15min内短期暴露极限值为3％；美国和英国海军规定，常规动力潜艇舱室CO2容许浓度为90天航行不超过0.5％；美国海军航海司令部规定，常规动力潜艇舱室CO2应急容许浓度为1h内不超过4％；我国国军标GJB11A-98《核潜艇舱室空气组分容许浓度》规定，核潜艇舱室CO2最高容许浓度为90天航行不超过0.5％；GIB11.3-91《常规动力潜艇舱室空气组分容许浓度》规定，常规动力潜艇舱室CO2最高容许浓度为60天航行不超过1.0％；GJB4129-2000《潜艇舱室空气组分应急容许浓度》规定，常规动力潜艇舱室CO2应急容许浓度为1h内不超过3％。因此，室温条件下连续不断清除封闭空间内的CO2，使其浓度维持在较低水平，这是保障封闭空间内工作人员健康和安全及长期任务执行度的重要任务。目前，适用于封闭空间CO2清除的方法有多种，按CO2清除原理可分为化学吸收法、物理清除法、生物净化法及其他方法。按所选材料不同，化学吸收法可分为LiOH法、碱石灰法、超(过)氧化物法、液态胺法、热碱液法和固态胺法。物理清除法包括交变分子筛物理吸附法和膜分离法；生物净化法主要依赖绿色植物的光合作用清除CO2。在众多CO2清除方法中，应用较广泛的主要有LiOH法、碱石灰法、液态胺法、固态胺法及分子筛物理吸附法。LiOH和碱石灰法具有CO2清除量高和反应速率快等优势，被广泛应用于各国潜艇封闭舱室CO2清除。目前，美国和中国等潜艇舱室仍沿用LiOH作为应急CO2清除技术。但LiOH脱碳后产物不可再生循环利用，而碱石灰的脱碳性能受环境湿度影响大。液态胺法吸收CO2技术较成熟，其具有脱碳性能好、选择性强和可再生循环利用等优势，但同样面临碱液腐蚀设备、再生能耗高、液态胺易泄漏造成二次污染等问题。为克服液态胺法的缺陷，研究人员提出利用固态胺清除CO2的技术，但固态胺也面临着胺基易氧化分解和循环损耗高等问题。分子筛物理吸附法具有选择性强和再生性能好等优点，常应用于空间站CO2清除，但大多数分子筛对水汽敏感，其在含湿环境下应用受限。由此可见，适用于封闭空间的CO2清除技术各具优势，也暴露出诸多缺陷。那么，开发高效、低能耗、可再生循环利用、寿命周期长、抗湿稳定性强、系统安全可靠的CO2清除技术势在必行。负载型碳酸钾吸收剂干法脱碳技术具有脱碳效率高、可再生、循环利用效率高、反应能耗低、成本低、对设备无腐蚀和无二次污染等优势，被视为燃煤电厂烟气CO2脱除极具发展前景的新技术。目前，负载型碳酸钾吸收剂主要以碳酸钾为活性组分，以活性碳作为载体，其可用于潜艇舱室封闭空间的CO2清除。然而，潜艇封闭舱室空气组分复杂，存在多种有机物、无机气体和金属气溶胶等组分，在含酸性杂质气体如SO2和NO2的气氛下，采用负载型碳酸钾吸收剂清除CO2，其能够同时清除上述酸性杂质气体，但是吸收剂的活性明显降低。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供一种改性负载型碳酸钾吸收剂及其应用，本专利技术提供的吸收剂在含杂质气氛下脱碳具有较高的活性与稳定性。本专利技术提供一种改性负载型碳酸钾吸收剂，其由负载型碳酸钾吸收剂经过水汽预处理改性或碱性物质添加改性得到；所述负载型碳酸钾吸收剂的活性组分为碳酸钾，碳酸钾负载量为10～30wt％。优选地，所述负载型碳酸钾吸收剂的载体材料选自活性炭、氧化铝、氧化镁或分子筛。优选地，所述碱性物质为氢氧化钠和/或氢氧化钾，添加含量为5～15wt％。优选地，所述碱性物质为聚乙烯亚胺和/或四乙烯五胺，添加含量为5～20wt％。优选地，所述水汽温度为20～60℃，水汽浓度为2～10％，水汽预处理时间为10～30min。本专利技术提供如上文所述的改性负载型碳酸钾吸收剂，在含杂质气氛下脱除封闭空间二氧化碳的应用。优选地，所述含杂质气氛为含二氧化硫和二氧化氮的封闭空间气氛，二氧化硫浓度为5～30ppm，二氧化氮浓度为5～20ppm。优选地，所述脱除封闭空间二氧化碳的具体方法为：将改性负载型碳酸钾吸收剂置于封闭反应器中，对封闭空间含杂质气氛进行脱碳反应，所述封闭空间含杂质气氛中二氧化碳的体积浓度为0.2～1％。优选地，所述脱碳反应之后还包括：采用高温蒸汽，对所述改性负载型碳酸钾吸收剂进行再生活化。优选地，所述高温蒸汽温度为100～200℃，蒸汽浓度为10～20％，再生活化时间为10～30min。与现有技术相比，本专利技术采用水汽对负载型碳酸钾吸收剂进行预处理改性，或者采用碱性物质添加改性负载型碳酸钾吸收剂。其中，所述负载型碳酸钾吸收剂的活性组分为碳酸钾，碳酸钾负载量为10～30wt％，在低温清除封闭空间低浓度CO2具有反应活性高、清除效率高、可再生循环利用率高、反应能耗低、对设备无腐蚀和无二次污染等优势；改性后可减缓或有效抑制负载型碳酸钾吸收剂在含SO2/NO2酸性杂质气氛下脱碳失活，提高活性组分的利用率，增强负载型碳酸钾吸收剂的脱碳活性，并提高吸收剂的稳定性。此外，本专利技术方法简单可行，在实际应用中易于操作控制。附图说明图1是本专利技术实施例1中的负载型碳酸钾吸收剂原样的扫描电镜图；图2是本专利技术实施例1中经水汽预处理改性后吸收剂的扫描电镜图；图3是本专利技术实施例1中负载型碳酸钾吸收剂原样和经水汽预处理活化样品在含SO2/NO2酸性杂质气氛下脱碳穿透曲线；图4是本专利技术实施例1中负载型碳酸钾吸收剂原样在含SO2/NO2酸性杂质气氛下脱碳后XRD图谱；图5是本专利技术实施例1中经水汽预处理活化样品在含SO2/NO2酸性杂质气氛下脱碳后XRD图谱；图6是本专利技术实施例1中负载型碳酸钾吸收剂原样和经水汽预处理活化样品在含SO2/NO2酸性杂质气氛下循环脱碳效果。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种改性负载型碳酸钾吸收剂，其由负载型碳酸钾吸收剂经过水汽预处理改性或碱性物质添加改性得到；所述负载型碳酸钾吸收剂的活性组分为碳酸钾，碳酸钾负载量为10～30wt％。为解决负载型碳酸钾吸收剂在含酸性杂质气氛下脱除CO2失活本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性负载型碳酸钾吸收剂，其特征在于，由负载型碳酸钾吸收剂经过水汽预处理改性或碱性物质添加改性得到；所述负载型碳酸钾吸收剂的活性组分为碳酸钾，碳酸钾负载量为10～30wt％。

【技术特征摘要】
1.一种改性负载型碳酸钾吸收剂，其特征在于，由负载型碳酸钾吸收剂经过水汽预处理改性或碱性物质添加改性得到；所述负载型碳酸钾吸收剂的活性组分为碳酸钾，碳酸钾负载量为10～30wt％。2.根据权利要求1所述的改性负载型碳酸钾吸收剂，其特征在于，所述负载型碳酸钾吸收剂的载体材料选自活性炭、氧化铝、氧化镁或分子筛。3.根据权利要求1或2所述的改性负载型碳酸钾吸收剂，其特征在于，所述碱性物质为氢氧化钠和/或氢氧化钾，添加含量为5～15wt％。4.根据权利要求1或2所述的改性负载型碳酸钾吸收剂，其特征在于，所述碱性物质为聚乙烯亚胺和/或四乙烯五胺，添加含量为5～20wt％。5.根据权利要求1或2所述的改性负载型碳酸钾吸收剂，其特征在于，所述水汽温度为20～60℃，水汽浓度为2～10％，水汽预处理时间为10～30min。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆守香，郭亚飞，林锦，黎昌海，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34