一种CO制造技术

一种CO

【技术实现步骤摘要】
一种CO2吸附剂制备方法及应用
本专利技术属于吸附剂的制备与改良
，涉及一种用于CO2吸附的高效吸附剂的制备方法及应用。
技术介绍
近年来，化石燃料的大量使用造成大气中CO2浓度不断攀升，由此产生的温室效应所带来的的海平面上升、土地荒漠化、病虫害增加等问题愈发严峻。针对这一问题，非常有效的解决办法是发展CO2捕集与封存技术(CCS)。目前，已经有醇胺溶液吸收法、金属化合物吸收法、低温储存、膜分离法等多种方法应用于CO2捕集与封存，但是，所用化学试剂及设备昂贵、再生能量高导致生产成本的增加限制了上述方法大规模的应用。固态胺吸收法以其较强的吸附能力、较低的再生能耗、优异的循环稳定性等优势成为了理想的CO2捕集与封存技术。由于固态胺吸收法以固体多孔材料为载体，将胺负载到固体表面增加碱性位数量从而提高CO2吸附容量，所以，固体多孔材料的孔隙结构及表面性质将对CO2吸附性能产生重要影响。胡小夫等在“一种CO2吸附剂及其制备方法”(CN110548486A)中介绍了一种以金属有机骨架、无机物及成型助剂作为载体负载氯化铵的CO2吸附剂，该吸附剂在常压、80℃下对CO2的最大吸附量可以达到190mgg-1。蔡卫权等在“氨基修饰介孔复合氧化物CO2吸附剂的制备方法”(CN104148020B)中介绍了一种以氧化铝基介孔复合氧化物为载体负载四乙烯五胺的CO2吸附剂，该吸附剂在常压、室温下对CO2的最大吸附量可以达到2.02mmolg-1。阳香华等在“一种负载有机胺的硅基气凝胶及其制备方法与应用”(CN110551317A)中介绍了一种采用溶胶-凝胶法通过共缩聚反应制备得到负载有机胺的硅基气凝胶CO2吸附剂，该吸附剂在常压、40℃下对CO2的最大吸附量可以达到24mgg-1。然而已报道的方法中使用的载体均是三维的多孔结构，这不利于使用胺进行精确而均匀的修饰，另外多孔载体的高成本限制了固态胺吸收法的大规模应用。因此，需求一种成本低廉、具有更易于胺进行修饰的孔结构及表面的载体材料对固态胺吸收法用于CO2捕集及封存具有重大意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的缺陷提出了一种用于CO2吸附的高效吸附剂的制备方法及应用。本专利技术以具有层状结构的粘土为原料，经离子插层、液相剥离、离心筛分以及负载胺获得二维纳米片复合材料用于CO2的高效吸附。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种CO2吸附剂制备方法，包括以下步骤：第一步，水热反应进行钠离子插层；将粘土与饱和氯化钠溶液按照质量体积比3g/1L混合后置于水热反应器中，然后在110℃下加热12-48小时，恒温结束自然降到室温后将反应产物过滤并用去离子水洗涤，再用无水乙醇洗涤得到钠离子插层后的粘土。第二步，水热反应进行锂离子插层；上述钠离子插层后的粘土与浓度为0.5-2.5mol/L的氯化锂溶液，按照质量体积比3g/1L混合后置于水热反应器中，然后在110℃下加热12-48小时，恒温结束自然降到室温后将反应产物过滤并用去离子水洗涤，再用无水乙醇洗涤得到钠离子及锂离子插层后的粘土。第三步，超声辅助液相剥离；将第二步得到的钠离子及锂离子插层后的粘土与去离子水混合，所述去离子水与第二步中氯化锂溶液的体积比为4:5；然后在冰浴中使用尖端超声仪以40％的振幅超声处理0.5-2小时使粘土纳米片剥落，得到粘土纳米片分散液与未剥离的粘土颗粒以及杂质的混合物。第四步，离心筛分；超声剥离后得到的混合物在500rpm的转速下离心1小时除去未剥离的粘土颗粒及杂质，得到粘土纳米片的稳定分散液。第五步，浸渍及冷冻干燥法负载胺；向第四步获得的稳定分散液中加入胺后剧烈搅拌0.5-1.5小时使粘土纳米片与胺充分混合，搅拌结束后使用液氮冷冻并冷冻干燥48小时，得到二维纳米片复合材料作为用于CO2吸附的高效吸附剂。所述粘土为蛭石、蒙脱土、高岭土、伊利土中的一种或两种以上。第五步中所述胺为四亚乙基五胺、三亚乙基四胺、二乙醇胺、聚乙烯亚胺、三丙胺、三异丙醇胺、甲酰胺、对苯二胺、邻苯二甲酰亚胺中的一种或两种以上。所述负载胺的质量为稳定分散液中粘土纳米片质量的0.2％-50％。上述CO2吸附剂的应用，将所述的CO2吸附剂放入固定床反应器中，在150℃下真空脱气12小时，然后在0-50bar的压力范围、25-75℃下进行CO2吸附。所述真空脱气绝对压力为0.013bar。本专利技术相对于现有技术的优点及有益效果在于：本专利技术以具有层状结构的粘土为原料，经离子插层、液相剥离、离心筛分以及负载胺获得二维纳米片复合材料用于CO2的高效吸附。由于作为载体的超薄纳米片状粘土具有带负电荷的、更易接近的外露表面，实现了使用胺对固体载体表面进行精确而均匀的修饰；这种二维纳米片复合材料用于CO2吸附具有吸附容量大、循环稳定性高、适应温度范围广等一系列优势。在制备方法上，二维纳米片复合材料的制备过程中未使用任何有机溶剂、引发剂及表面活性剂，具有对环境友好、安全易操作等优点，此外，作为载体原料的粘土在自然界中储量丰富、价格低廉，从而有利于降低生产成本。利用本专利技术的二维纳米片复合材料进行CO2吸附，吸附容量大、循环稳定性高、方法简单适用、绿色环保，为全球CO2减排工作提供了新的技术支持。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细说明，但不局限于下述实例。本专利技术实施例中的粘土为蛭石、蒙脱土、高岭土、伊利土中的一种或两种以上，优选蛭石为例，但不仅限于此。负载的胺是四亚乙基五胺、三亚乙基四胺、二乙醇胺、聚乙烯亚胺、三丙胺、三异丙醇胺、甲酰胺、对苯二胺、邻苯二甲酰亚胺中的一种或两种以上，优选四亚乙基五胺为例，但不仅限于此。实施例1：一种CO2吸附剂制备方法，包括如下步骤：S1、水热反应进行钠离子插层将0.3克蛭石与体积为100毫升的饱和氯化钠溶液混合后置于水热反应器中，然后在110℃下加热24小时，恒温结束自然降到室温后将反应产物过滤并用去离子水洗涤数次，再用无水乙醇洗涤得到钠离子插层后的蛭石。S2、水热反应进行锂离子插层上述钠离子插层后的蛭石与浓度为2mol/L、体积为100毫升的氯化锂溶液混合后置于水热反应器中，然后在110℃下加热24小时，恒温结束自然降到室温后将反应产物过滤并用去离子水洗涤数次，再用无水乙醇洗涤得到钠离子及锂离子插层后的蛭石。S3、超声辅助液相剥离将步骤S2中得到的钠离子及锂离子插层后的蛭石与体积为80毫升的去离子水混合，然后在冰浴中使用尖端超声仪以40％的振幅超声处理1小时使蛭石纳米片剥落，得到蛭石纳米片分散液与未剥离的蛭石颗粒以及杂质的混合物。S4、离心筛分超声剥离后得到的混合物在500rpm的转速下离心1小时除去未剥离的蛭石颗粒及杂质，得到粘土纳米片的稳定分散液。S5、浸渍及冷冻干燥法负载胺向步骤S4中获得的稳定分散液中加入质量为蛭石纳米片质量的0.2％的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种CO

【技术特征摘要】
1.一种CO2吸附剂制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，水热反应进行钠离子插层；
将粘土与饱和氯化钠溶液按照质量体积比3g/1L混合后置于水热反应器中，然后在110℃下加热12-48小时，恒温结束自然降到室温后将反应产物过滤并用去离子水洗涤，再用无水乙醇洗涤得到钠离子插层后的粘土；
第二步，水热反应进行锂离子插层；
上述钠离子插层后的粘土与浓度为0.5-2.5mol/L的氯化锂溶液，按照质量体积比3g/1L混合后置于水热反应器中，然后在110℃下加热12-48小时，恒温结束自然降到室温后将反应产物过滤并用去离子水洗涤，再用无水乙醇洗涤得到钠离子及锂离子插层后的粘土；
第三步，超声辅助液相剥离；
将第二步得到的钠离子及锂离子插层后的粘土与去离子水混合，所述去离子水与第二步中氯化锂溶液的体积比为4:5；然后在冰浴中超声处理0.5-2小时使粘土纳米片剥落，得到粘土纳米片分散液与未剥离的粘土颗粒以及杂质的混合物；
第四步，离心筛分；
超声剥离后得到的混合物在500rpm的转速下离心1小时除去未剥离的粘土颗粒及杂质，得到粘土纳米片的稳定分散液；
第五步，浸渍及冷冻干燥法负载胺；
向第四步获得的稳...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋永臣，凌铮，张毅，石常瑞，李冠初，陈明坤，柴丰圆，赵佳飞，杨磊，李洋辉，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21