一种利用稀土废弃物掺杂制备钙基CO2吸附剂的方法技术

本发明专利技术公开一种利用稀土废弃物掺杂制备钙基CO2吸附剂的方法，属于钙基CO2吸附剂技术领域。本发明专利技术清洗稀土废弃物表面的杂质，再经预处理得到稀土掺杂剂粉末，其中稀土掺杂剂中稀土元素的氧化物质量百分数含量为50%以上；清洗废弃物钙基前驱体表面的杂质，烘干、破碎，然后置于温度为800~950℃条件下煅烧3~6h得到钙基前驱体；将稀土掺杂剂和钙基前驱体混合均匀并研磨得到掺杂型钙基吸附剂，其中稀土掺杂剂中的稀土元素与钙基前驱体中的钙元素的摩尔比为(0.01~0.2):1。本发明专利技术的掺杂型钙基CO2吸附剂能够防止氧化钙（CaO）粉末间烧结，提高钙基CO2吸附剂的循环吸附性能。

【技术实现步骤摘要】
一种利用稀土废弃物掺杂制备钙基CO2吸附剂的方法
本专利技术涉及一种利用稀土废弃物掺杂制备钙基CO2吸附剂的方法，属于钙基CO2吸附剂

技术介绍
高CO2水平给环境带来的一系列负面影响造成了严重的后果，是人类必须面对的严峻问题。根据权威部门发布的年度CO2水平，近年来全球CO2排放量已经达到9.795亿吨，并且还在持续增加。以目前的研究来看，吸附剂吸附是减少CO2排放，捕获和再利用的有效方法，其中通过“以废治废”的理念，以废弃物原料来生产更高效，环保和低成本的吸附剂是目前最有效的方法。其中钙基吸附剂由于吸附原理简单，吸附容量大，CO2分离简单、脱附CO2纯度较高、原料廉价易得等优点，得到了国内外学者的广泛关注。工业废气中含有一定量的SO2、H2O、粉尘等，少量的H2O能够对钙基吸附剂起到活化的作用，而SO2可以与钙基吸附剂不可逆的结合成硫酸钙，粉尘会堵塞吸附剂的孔隙，妨碍气体的扩散，影响吸附剂的吸附，对吸附剂有“毒害”效果。除此之外，钙基吸附剂大规模工业化应用的最大限制因素是塔曼现象，随着循环次数的增加，CaO粉末间的烧结加重，从而阻止内部CaO的下一步吸附，降低吸附效果。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有的钙基CO2吸附剂的不足，提供一种利用稀土废弃物掺杂制备钙基CO2吸附剂的方法，本专利技术以废治废的角度出发，钙源采用含钙量高的废弃物，并且含有一定量的对于对吸附剂有促进作用的化合物，能够提高吸附剂性能；本专利技术的掺杂型钙基CO2吸附剂中掺杂的稀土以稀土金属氧化物晶粒的形式存在于钙基吸附剂中，掺杂型钙基CO2吸附剂掺杂剂中存在两种及以上的稀土元素化合物，还含有微量的钠/钾化合物、氧化铝和氧化硅等，均能够与氧化钙作用形成高比表面积的支撑骨架结构，与稀土金属氧化物晶粒共同作用可有效的防止CaO粉末间的烧结，提高吸附剂的循环稳定性。一种利用稀土废弃物掺杂制备钙基CO2吸附剂的方法，具体步骤如下：（1）清洗稀土废弃物表面的杂质，再经预处理得到稀土掺杂剂粉末，其中稀土掺杂剂中稀土元素的氧化物质量百分数含量为50%以上；（2）清洗废弃物钙基前驱体表面的杂质，烘干、破碎，然后置于温度为800~950℃条件下煅烧3~6h得到钙基前驱体；（3）将步骤（1）稀土掺杂剂和步骤（2）的钙基前驱体混合均匀并研磨得到掺杂型钙基吸附剂，其中稀土掺杂剂中的稀土元素与钙基前驱体中的钙元素的摩尔比为(0.01~0.2):1；所述步骤（1）预处理为采用现有技术中的常规方法进行提纯预处理，包括碱溶-水洗-酸溶-沉淀-过滤-煅烧的预处理方法或酸溶-沉淀-干燥-煅烧的预处理方法；所述步骤（1）稀土废弃物为含有稀土元素的废弃物，优选废稀土抛光粉、废稀土荧光剂、废稀土磁材器件、废镍氢电池的一种或多种；所述步骤（2）废弃物钙基前驱体为钙含量较高的废弃物，优选大理石粉末、电石渣、鸡蛋壳的一种或多种；本专利技术的掺杂型钙基CO2吸附剂进行吸附性能检测的条件为：吸附温度为700~900℃、吸附时间为10~20min、吸附气氛为15~50%CO2，其余为N2气氛；脱附温度为700~900℃、脱附时间为10~20min、脱附气氛为100%N2气氛。本专利技术的有益效果为：（1）本专利技术以废治废的角度出发，钙源采用含钙量高的废弃物；废弃物钙源中含有的系列微量元素对于对吸附剂有促进作用，能够提高吸附剂性能；（2）掺杂型钙基CO2吸附剂中掺杂的稀土元素以稀土金属氧化物晶粒的形式存在于钙基吸附剂中，掺杂型钙基CO2吸附剂掺杂剂中存在两种及以上的稀土元素化合物，还含有微量的钠/钾化合物、氧化铝和氧化硅等，均能够与氧化钙作用形成高比表面积的支撑骨架结构，与稀土金属氧化物晶粒共同作用可有效的防止CaO粉末间的烧结，提高吸附剂的循环稳定性；掺杂剂稀土废弃物和废弃物钙基前驱体的价格低廉，制备工艺简单，吸附效果明显；（3）本专利技术的掺杂型钙基CO2吸附剂解决了现有钙基CO2吸附剂存在的易烧结、循环吸附性能低、稳定性差等问题。附图说明图1为实施例1大理石粉末掺杂稀土废弃物制备的钙基吸附剂的SEM图；图2为实施例1、4、7及对比例1、4、5、6中掺杂型钙基CO2吸附剂随循环次数的增加循环转化率的变化曲线；图3为煅烧后的大理石粉末原样碳化-煅烧循环十次的TG曲线图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的保护范围并不限于所述内容。对比例1：不进行掺杂，直接采用大理石粉末预处理得到的钙源为CaO前驱体制备CO2钙基吸附剂，具体步骤如下：（1）清洗去除大理石表面附带的杂质，然后置于烘箱中烘干，用高级破碎机破碎；（2）将步骤（1）破碎的大理石粉末置于温度为900℃马弗炉中煅烧3h即得由大理石粉末制备的钙基吸附剂；大理石粉末制备的钙基吸附剂的成分如表1所示：（3）将步骤（2）所得钙基吸附剂置于热重分析仪中进行循环CO2吸附考察；CO2循环吸附性能测试：将制得的吸附剂放入热重分析仪中进行循环吸附/脱附（见图3），在100ml/minN2气氛下以15℃/min的升温速率从25℃升高到760℃，然后改变气氛，在50ml/minCO2和50ml/minN2恒温下吸附20min、100ml/minN2氛围下脱附10min，首次吸附CaO转化率为79.18%，10次循环后得到CO2的转化率为38.36%（见图2）。对比例2：不进行掺杂，直接采用电石渣提取得到的钙源为CaO前驱体制备CO2钙基吸附剂，具体步骤如下：（1）清洗去除电石渣表面附带的杂质，然后置于烘箱中烘干，用高级破碎机破碎；（2）将步骤（1）破碎的电石渣粉末置于温度为900℃马弗炉中煅烧4h即得由电石渣制备的钙基吸附剂；电石渣制备的钙基吸附剂的成分如表2所示：（3）将步骤（2）所得产物置于热重分析仪中进行循环CO2吸附考察；CO2循环吸附性能测试方法同对比例1，结果显示：首次吸附CaO转化率为54.28%，经过10次CO2吸附/脱附循环后CaO转化率为35.03%，可知，电石渣制备的钙基吸附剂在循环10次后循环吸附性能较对比例1中大理石粉末制备的钙基吸附剂差。对比例3：不进行掺杂，直接采用鸡蛋壳提取得到的钙源为CaO前驱体制备钙基CO2吸附剂，具体步骤如下：（1）清洗去除鸡蛋壳表面附带的杂质，然后置于烘箱中烘干，用高级破碎机破碎；（2）将步骤（1）破碎的鸡蛋壳粉末置于温度为900℃马弗炉中煅烧5h即得由鸡蛋壳制备的钙基吸附剂；鸡蛋壳制备的钙基吸附剂的成分如表3所示：（3）将步骤（2）所得产物置于热重分析仪中进行循环CO2吸附考察；CO2循环吸附性能测试方法同对比例1，结果显示：首次吸附CaO转化率为55.31%，经过10次CO2吸附/脱附循环后CaO转化率为32.76%，可知，鸡蛋壳制备的钙基吸附剂在循环10次后循环吸附性能较对比例1中大理石粉末制备的钙基吸附剂差。对比例4：稀土氧化物（氧化铈（CeO2））掺杂氧化钙制备钙基CO2吸附剂的方法，具体步骤如下：将稀土氧化物（CeO2）和氧化钙混合均匀，再放入玛瑙研钵中研磨得到掺杂型钙基吸附剂，其中CeO2中的稀土元素铈（Ce）和氧化钙中的钙的摩尔比为0.01:1、0.05:1、0.1:1、0.2:1，分别得到0.01/1氧化铈掺杂型钙基吸附剂、0.05/1氧化铈掺杂型钙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用稀土废弃物掺杂制备钙基CO2吸附剂的方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）清洗稀土废弃物表面的杂质，再经预处理得到稀土掺杂剂粉末，其中稀土掺杂剂中稀土元素的氧化物质量百分数含量为50%以上；（2）清洗废弃物钙基前驱体表面的杂质，烘干、破碎，然后置于温度为800~950℃条件下煅烧3~6h得到钙基前驱体；（3）将步骤（1）稀土掺杂剂和步骤（2）的钙基前驱体混合均匀并研磨得到掺杂型钙基吸附剂，其中稀土掺杂剂中的稀土元素与钙基前驱体中的钙元素的摩尔比为(0.01~0.2):1。

【技术特征摘要】
1.一种利用稀土废弃物掺杂制备钙基CO2吸附剂的方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）清洗稀土废弃物表面的杂质，再经预处理得到稀土掺杂剂粉末，其中稀土掺杂剂中稀土元素的氧化物质量百分数含量为50%以上；（2）清洗废弃物钙基前驱体表面的杂质，烘干、破碎，然后置于温度为800~950℃条件下煅烧3~6h得到钙基前驱体；（3）将步骤（1）稀土掺杂剂和步骤（2）的钙基前驱体混合均匀并研磨得到掺杂型钙基吸附剂，其中稀土掺杂剂中的稀土元素与钙基前驱体中的钙元素的摩尔比为(0.01~0.2):1。2.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：陕绍云，金帅，贾庆明，蒋丽红，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53