一种二氧化碳吸附剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种二氧化碳吸附剂，包括吸附剂载体以及吸附剂载体上附着的酸根离子；吸附剂载体由以下原料制备而成：天然生物材料、共价有机骨架材料、活性炭及聚氯乙烯；其中，天然生物材料、共价有机骨架材料、活性炭及聚氯乙烯的质量比为：1～5：1～5：3～7：60～600。该一种二氧化碳吸附剂，解决了现有吸附剂捕集二氧化碳能耗高及效率差的问题。还公开了一种二氧化碳吸附剂的制备方法及其应用。化碳吸附剂的制备方法及其应用。化碳吸附剂的制备方法及其应用。

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化碳吸附剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于环境工程
，具体涉及一种二氧化碳吸附剂，还涉及该种二氧化碳吸附剂的制备方法和应用。

技术介绍

[0002]全球变暖是一个日益严重的问题，国际气候变化组织(Intergovernmental Panel on Climate Change)指出在本世纪末，要维持空气中二氧化碳的浓度低于450ppm。传统化石燃料的使用仍然占据总能源使用量的80％。所以，从电厂，水泥厂以及其他二氧化碳排放源，捕集二氧化碳迫在眉睫。工厂排放的二氧化碳量只有总二氧化碳排放量的二分之一，剩余的二氧化碳由汽车，飞机和小型设备排放出。所以从低浓度的空气中捕集二氧化碳技术是必要的。
[0003]然而，当今空气捕集二氧化碳的技术才刚刚开始。Baciocchi和Keith的空气捕集二氧化碳的技术使用NaOH去吸收空气中的二氧化碳能耗太大，679kJ/mol，捕集二氧化碳消耗的能量相当于燃烧煤中含有能量的两倍，而且在再生过程中需要加热耗能。Carbon Engineering利用该技术在加拿大成立了一家空气捕捉二氧化碳的公司。Climateworks是世界上第一个商业化的空气直接捕捉二氧化碳工厂，但是也存在使用高温100多摄氏度来再生吸附材料的问题。因此，研发一种吸附剂，再生的时候不需要消耗大量热能，而且要与空气有大量的接触面积从而提高材料的吸附效率，这是极其关键的地方。与此同时，如何利用从空气中捕捉回来的二氧化碳，再对环境方面有着至关重要的保护同时，也有着巨大的商业前景。/>
技术实现思路

[0004]本专利技术的第一个目的是提供一种二氧化碳吸附剂，解决了现有吸附剂捕集二氧化碳能耗高及效率差的问题。
[0005]本专利技术的第二个目的是提供一种二氧化碳吸附剂的制备方法。
[0006]本专利技术的第三个目的是提供一种二氧化碳吸附剂的应用。
[0007]本专利技术所采用的第一种技术方案是，一种二氧化碳吸附剂，包括吸附剂载体以及吸附剂载体上附着的酸根离子；
[0008]吸附剂载体由以下原料制备而成：天然生物材料、共价有机骨架材料、活性炭及聚氯乙烯；其中，天然生物材料、共价有机骨架材料、活性炭及聚氯乙烯的质量比为：1～5：1～5：3～7：60～600。
[0009]本专利技术的特征还在于，
[0010]酸根离子为碳酸根离子、亚硫酸根离子、硫酸根离子或磷酸根离子。
[0011]天然生物材料为纤维素、酪蛋白、角蛋白或胶原蛋白；所述共价有机骨架材料为阴离子交换共价有机框架；共价有机骨架材料的粒径大小为：10纳米～500纳米；活性炭的粒径大小为：1微米
‑
1000微米。
[0012]本专利技术所采用的第二种技术方案是，一种二氧化碳吸附剂的制备方法，具体包括如下步骤：
[0013]步骤1、将天然生物材料在球磨机中研磨至粉末状，然后过筛；
[0014]步骤2、将聚氯乙烯与四氢呋喃在反应器中进行混合，然后进行机械搅拌；
[0015]步骤3、将步骤1处理后的天然生物材料、共价有机骨架材料及活性炭添加到步骤2得到的聚氯乙烯与四氢呋喃的混合物中，在室温下机械搅拌，使各混合物混合均匀；
[0016]步骤4、将步骤3得到的混合物通过浸涂法、旋转涂膜法或研压法涂覆在干燥的玻璃板上制备得到纳米功能复合材料；
[0017]步骤5、将步骤4得到纳米复合材料进行干燥处理，将干燥处理后的纳米复合材料浸入到蒸馏水中进行固形处理；
[0018]步骤6、将步骤5得到的固形后的纳米复合材料浸入到酸根碱性盐离子溶液中充分浸泡，反复将纳米复合材料洗涤多次，使得纳米功能复合材料完全负载饱和；然后用去离子水冲洗纳米复合材料，用烘干箱烘干，烘干后放置即得。
[0019]本专利技术的特征还在于，
[0020]步骤1中，天然生物材料为纤维素、酪蛋白、角蛋白或胶原蛋白；步骤1中，筛网网孔的规格为10微米～1000微米；
[0021]步骤2中，聚氯乙烯和四氢呋喃的质量比为1:10～1:30；机械搅拌时间为5小时～12小时；
[0022]步骤3中，共价有机骨架材料的粒径大小为：10纳米～500纳米；活性炭的粒径为：1微米～1000微米；机械搅拌的时间为：30分钟～120分钟；天然生物材料、共价有机骨架材料、活性炭及聚氯乙烯的质量比为：1～5：1～5：3～7：60～600。
[0023]步骤4中，制备的纳米复合材料的厚度为10微米～1000微米；
[0024]步骤5中，干燥温度为：25℃～60℃；干燥时间为：30分钟～120分钟；固形处理的工艺条件为：所用蒸馏水的温度为：30℃～90℃，固形时间为12小时～72小时。
[0025]步骤6中，酸根碱性盐离子溶液的浓度为：0.1～1.5M；浸泡时间为1小时～12小时；洗涤次数为4～5次；烘干温度为：20℃～50℃；烘干时间为：1小时～2小时；
[0026]酸根碱性盐离子溶液为碳酸钠溶液、磷酸钠溶液、亚硫酸钠溶液、硫酸钠溶液、碳酸钾溶液、磷酸钾溶液、亚硫酸钾溶液及硫酸钾溶液中的一种。
[0027]本专利技术所采用的第三种技术方案是，上述二氧化碳吸附剂在捕集二氧化碳中的应用。
[0028]本专利技术的有益效果是：本专利技术的一种二氧化碳吸附剂可以用其高载荷量的优势净化空气中的二氧化碳。该功能复合材料对环境友好，是有机天然无害的生物材料和传统的无机聚合物材料。其吸附二氧化碳的过程不需要耗大量能量即可实现吸附和解吸附的过程。其成本低廉，具有广泛适用性；与现有吸附剂相比，大大提高了吸附效率，预估其能耗成本是现有吸附剂的1/10。本专利技术二氧化碳吸附剂广泛应用在农作物大棚里农作物养殖、水泥养护、家用空气净化、天然气中二氧化碳除杂及鲜花水果运输保险等领域。
附图说明
[0029]图1是本专利技术实施例1制备的二氧化碳吸附剂的SEM微观图；
[0030]图2是本专利技术实施例1制备的二氧化碳吸附剂捕集二氧化碳的吸附释放循环图；
[0031]图3是本专利技术实施例1制备的二氧化碳吸附剂的CO2吸附速度和吸附量与其他二氧化碳吸附剂的对比图；
[0032]图4是本专利技术实施例1制备的二氧化碳吸附剂的降解率随吸放次数的变化。
[0033]图5是本专利技术一种二氧化碳吸附剂所使用的二氧化碳吸附剂性能测试装置的结构示意图；
[0034]图6是实施例1制备的二氧化碳吸附剂在不同温度下的等温吸附曲线。
[0035]图中，1.泵，2.二氧化碳检测仪，3.湿度检测仪，4.样本箱，5.湿度控制器，6.温度控制器，7.PID控制器，8.波动控制器。
具体实施方式
[0036]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0037]本专利技术提供一种二氧化碳吸附剂，包括吸附剂载体以及吸附剂载体上附着的酸根离子；
[0038]吸附剂载体由以下原料制备而成：天然生物材料、共价有机骨架材料、活性炭及聚氯乙烯；其中，天然生物材料、共价本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳吸附剂，其特征在于，包括吸附剂载体以及吸附剂载体上附着的酸根离子；所述吸附剂载体由以下原料制备而成：天然生物材料、共价有机骨架材料、活性炭及聚氯乙烯；其中，天然生物材料、共价有机骨架材料、活性炭及聚氯乙烯的质量比为：1～5：1～5：3～7：60～600。2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳吸附剂，其特征在于，所述酸根离子为碳酸根离子、亚硫酸根离子、硫酸根离子或磷酸根离子。3.根据权利要求1所述的一种二氧化碳吸附剂，其特征在于，所述天然生物材料为纤维素、酪蛋白、角蛋白或胶原蛋白；所述共价有机骨架材料为阴离子交换共价有机框架；共价有机骨架材料为：10纳米～500纳米；活性炭的粒径大小为：1微米
‑
1000微米。4.根据权利要求3所述的一种二氧化碳吸附剂，其特征在于，所述共价有机骨架材料为所有阴离子交换共价有机框架材料。5.一种二氧化碳吸附剂的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤1、将天然生物材料在球磨机中研磨至粉末状，然后过筛；步骤2、将聚氯乙烯与四氢呋喃在反应器中进行混合，然后进行机械搅拌；步骤3、将步骤1处理后的天然生物材料、共价有机骨架材料及活性炭添加到步骤2得到的聚氯乙烯与四氢呋喃的混合物中，在室温下机械搅拌，使各混合物混合均匀；步骤4、将步骤3得到的混合物通过浸涂法、旋转涂膜法或研压法涂覆在干燥的玻璃板上制备得到纳米功能复合材料；步骤5、将步骤4得到纳米复合材料进行干燥处理，将干燥处理后的纳米复合材料浸入到蒸馏水中进行固形处理；步骤6、将步骤5得到的固形后的纳米复合材料浸入到酸根碱性盐离子溶液中充分浸泡，反复将纳米复合材料洗涤多次，使得纳米功能复合材料完全负载饱和；然后用去离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：时笑阳，
申请(专利权)人：时笑阳，
类型：发明
国别省市：