一种净化废气中CO制造技术

本发明专利技术涉及废气处理的技术领域，提供了一种净化废气中CO

【技术实现步骤摘要】
一种净化废气中CO2的吸附膜及制备方法、再生方法
本专利技术属于废气处理的
，提供了一种净化废气中CO2的吸附膜及制备方法、再生方法。
技术介绍
随着工业的快速发展，CO2气体的排放量已大大超过自然界的碳循环能力，造成严重的环境问题。由CO2引起的温室效应造成过去100年全球平均气温升高了0.3~0.6℃，北半球高纬度地区气温升高了3~5℃，造成海平面上升，生物迁徙。为保护人类赖以生存的自然环境，全球都面临着巨大的CO2减排压力。采用吸附剂对工业废气中的CO2进行集中捕集，再进行解吸回收利用，既能大量降低CO2的排放量，又能实现资源优化，因此被广泛应用。吸附剂的性能对CO2的捕集和再生起到重要作用。吸附剂包括物理吸附剂和化学吸附剂。物理吸附剂通过对CO2分子的物理吸附而将CO2暂时固定，具有易解吸、再生容易的优点，但是，工业废气中通常含有一定量的水汽，而常见的物理吸附剂（如活性炭、分子筛）对水汽的吸附能力强于CO2，造成对CO2的吸附容量较小。化学吸附剂通过与CO2分子形成化学键连接而实现吸附，具有吸附量大的优点，但是其解吸再生需要较高的活化能，需要较大的温度差或压力差，因而再生成本较高。
技术实现思路
可见，现有技术中，物理吸附剂具有在有水汽的情况下对CO2的吸附容量较小的缺陷，化学吸附剂具有再生成本较高的缺陷。针对这种情况，本专利技术提出一种净化废气中CO2的吸附膜及制备方法、再生方法，该吸附膜在有水汽的存在下，不仅不会降低对CO2的吸附能力，反而可促进CO2的吸附，而且利用吸收太阳能获取的热量即可实现吸附膜的快速再生，再生成本低。为实现上述目的，本专利技术涉及的具体技术方案如下：本专利技术首先提供了一种净化废气中CO2的吸附膜的制备方法，所述吸附膜制备的具体步骤如下：（1）将聚醚砜加入二甲基甲酰胺中，搅拌至完全溶解，然后加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，在60~70℃下反应12~15h，冷却至室温，采用丙酮析出沉淀，并以乙醇洗涤，真空干燥，得到季氨化聚醚砜；（2）将季氨化聚醚砜溶于二甲基甲酰胺得到溶液A，将聚酰胺酸溶于二甲基甲酰胺得到溶液B；（3）将溶液A、溶液B、吸光剂、吸收增强剂混合得到纺丝液，静电纺丝得到季氨化聚醚砜/聚酰胺酸复合纳米纤维膜，再加热至280~300℃固化4~6h，得到季氨化聚醚砜/聚酰亚胺复合纳米纤维膜；（4）采用醋酸钠溶液对复合纳米纤维膜进行碱洗，将氯离子置换为醋酸根离子，得到净化CO2的吸附膜。优选的，所述步骤（1）中，聚醚砜、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵、二甲基甲酰胺的质量比为25：8~12：100。优选的，步骤（2）所述溶液A中，季氨化聚醚砜、二甲基甲酰胺的质量比为14~18：100；所述溶液B中，聚酰胺酸、二甲基甲酰胺的质量比为12~16：100。优选的，所述步骤（3）中，吸光剂由硫化钴、硫化铅、四氧化三铁按质量比2：2：1组成。优选的，所述步骤（3）中，吸收增强剂由1-（4-氯苯基）-2-环丙基乙酮、乙烯基磺酸钠按质量比2：1组成。优选的，所述步骤（3）中，溶液A、溶液B、吸光剂、吸收增强剂的质量比为30~35：60：5~10：0.5~1。优选的，所述步骤（3）中，静电纺丝的纺丝口孔径为0.5~1mm，纺丝液流速为0.2~0.4mL/min，纺丝电压为15~18kV，接收距离为10~12cm。优选的，所述步骤（4）中，醋酸钠溶液的浓度为1mol/L。本专利技术先采用2,3-环氧丙基三甲基氯化铵对聚醚砜进行改性，得到的季氨化聚醚砜是一种阴离子交换树脂，可通过氯离子进行离子交换。然后将季氨化聚醚砜与聚酰胺酸通过静电纺丝制成纳米纤维膜，并在纺丝液中加入吸光剂及吸收增强剂。再加热使聚酰胺酸脱水环化，固化成为季氨化聚醚砜/聚酰亚胺复合纳米纤维膜。进一步的，采用醋酸钠溶液对纤维膜进行碱洗，以醋酸根离子（Ac-）置换氯离子，得到对CO2具有良好吸附能力的吸附膜。本专利技术还提供了上述制备方法制备得到的一种净化废气中CO2的吸附膜。所述吸附膜特别适合在有水汽的情况下对CO2进行吸附捕集。该吸附膜吸附CO2的原理及过程为：固定在聚醚砜骨架上的季氨基阳离子不可移动，与其键合的Ac-是一种弱酸根，具有移动和离子交换能力。与水接触时，Ac-与H+具有较强的结合能力，使膜表面具有更多的活性OH-，OH-与CO2结合形成HCO3-，从而实现对CO2的吸附。可见，在有水汽存在的情况下，不仅不会降低对CO2的吸附能力，反而可促进CO2的吸附。本专利技术进一步提供了一种净化废气中CO2的吸附膜的再生方法，所述再生方法的具体过程为：将密闭透明容器抽真空，然后将吸附CO2后的纤维膜置于容器内，静置于太阳光下，直至检测到容器中的CO2浓度不再升高，即可。当吸附剂吸附CO2和水汽后，体系中的Ac-、OH-、HCO3-对H+同时存在竞争性结合而达到平衡状态，其中HCO3-与H+结合形成的H2CO3不稳定，容易转变为CO2和H2O，这个过程只需克服较低的能量壁垒即可实现。在H2CO3转变为CO2和H2O后，H+会继续与HCO3-结合达到新的平衡，使CO2被不断解吸释放出来。本专利技术采用在吸附膜中引入硫化钴、硫化铅、四氧化三铁组成的吸光剂，通过将吸附后的膜材置于太阳光下，吸收太阳能获取的热量即可实现H2CO3转变为CO2和H2O，从而实现吸附膜的再生。1-（4-氯苯基）-2-环丙基乙酮、乙烯基磺酸钠组成的吸收增强剂可加快再生速度。此方法避免了传统再生方法所使用的高温，明显降低了再生成本。本专利技术提供了一种净化废气中CO2的吸附膜及制备方法、再生方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：1.本专利技术制备的CO2吸附膜，在有水汽的存在下，不仅不会降低对CO2的吸附能力，反而可促进CO2的吸附。2.本专利技术制备的CO2吸附膜，仅利用吸收太阳能获取的热量即可实现吸附膜的快速再生，降低了再生成本。具体实施方式以下通过具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明，但不应将此理解为本专利技术的范围仅限于以下的实例。在不脱离本专利技术上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本专利技术的范围内。实施例1吸附膜的制备：（1）将聚醚砜加入二甲基甲酰胺中，搅拌至完全溶解，然后加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，在60℃下反应15h，冷却至室温，采用丙酮析出沉淀，并以乙醇洗涤，真空干燥，得到季氨化聚醚砜；聚醚砜、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵、二甲基甲酰胺的质量比为25：8：100；（2）将季氨化聚醚砜溶于二甲基甲酰胺得到溶液A，将聚酰胺酸溶于二甲基甲酰胺得到溶液B；溶液A中，季氨化聚醚砜、二甲基甲酰胺的质量比为18：100；溶液B中，聚酰胺酸、二甲基甲酰胺的质量比为12：100；（3）将溶液A、溶液B、吸光剂、吸收增强剂按质量比30：60：10：0.5混合得到纺丝液，静电纺丝得到季氨化聚醚砜/聚酰胺酸复合纳米纤维膜，再加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种净化废气中CO

【技术特征摘要】
1.一种净化废气中CO2的吸附膜的制备方法，其特征在于，所述吸附膜制备的具体步骤如下：
（1）将聚醚砜加入二甲基甲酰胺中，搅拌至完全溶解，然后加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，在60~70℃下反应12~15h，冷却至室温，采用丙酮析出沉淀，并以乙醇洗涤，真空干燥，得到季氨化聚醚砜；
（2）将季氨化聚醚砜溶于二甲基甲酰胺得到溶液A，将聚酰胺酸溶于二甲基甲酰胺得到溶液B；
（3）将溶液A、溶液B、吸光剂、吸收增强剂混合得到纺丝液，静电纺丝得到季氨化聚醚砜/聚酰胺酸复合纳米纤维膜，再加热至280~300℃固化4~6h，得到季氨化聚醚砜/聚酰亚胺复合纳米纤维膜；
（4）采用醋酸钠溶液对复合纳米纤维膜进行碱洗，将氯离子置换为醋酸根离子，得到净化CO2的吸附膜。


2.根据权利要求1所述一种净化废气中CO2的吸附膜的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，聚醚砜、2,3-环氧丙基三甲基氯化铵、二甲基甲酰胺的质量比为25：8~12：100。


3.根据权利要求1所述一种净化废气中CO2的吸附膜的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述溶液A中，季氨化聚醚砜、二甲基甲酰胺的质量比为14~18：100；所述溶液B中，聚酰胺酸、二甲基甲酰胺的质量比为12~16：100。


4.根据权利要求1所述一种净化废气中CO2的吸附膜的制备方法，其特征在于，所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋涛，
申请(专利权)人：成都其其小数科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51