一种钙基CO2吸附材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钙基CO2吸附材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将钙盐和锆盐溶解，制成混合溶液；(2)将烟蒂置于所述混合溶液中，使混合溶液被烟蒂吸收，得到湿纤维；(3)将步骤(2)得到的湿烟蒂煅烧，即可得到所述钙基CO2吸附材料。本发明专利技术利用烟蒂作为模板辅助燃烧，优化钙基材料的微观孔隙结构，既提高了钙基材料吸附能力，又去除了常见合成方法中的干燥步骤，减少了合成过程的能耗，加快了合成速率。加快了合成速率。加快了合成速率。

【技术实现步骤摘要】
一种钙基CO2吸附材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种吸附材料及其制备方法，尤其涉及一种钙基CO2吸附材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]现有的CO2捕集技术主要包括燃烧前捕集、燃烧后捕集、富氧燃烧捕集CO2封存三种类型的方法。钙循环(CaL)作为一种燃烧后捕集技术，因其具有环境友好和低成本的特点备受关注。CaL基于CaO和CaCO3的可逆碳酸化和分解反应原理，从工业烟气中分离CO2，实现CO2的高效捕集。
[0003]CaO作为一种常见的无机化合物，其价格低廉，来源广泛，其理论CO2吸附能力较强，约为0.786g CO2/g CaO。然而，由于CaCO3在高温循环反应过程中存在严重的烧结现象，导致CaO基吸附剂的吸附能力严重下降。因此，研究学者们提出通过添加惰性载体，提高吸附剂循环反应性能的改性方法。通常，Al、Mg、Ti和Zr等惰性载体是有效提高CaO基吸附剂稳定性的候选材料。
[0004]研究发现，在CaO基吸附材料中掺杂惰性载体可通过湿混、浸渍和溶胶
‑
凝胶法。大多数合成方法都需要将CaO和惰性载体前驱体的混合物干燥，以获得目标CaO基吸附剂。然而，干燥过程所产生的能耗较高，且干燥过程较为缓慢，导致惰性载体掺杂的CaO基吸附剂的合成效率降低，并不能满足工业化大规模生产需求。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种去除干燥步骤以减少合成过程中能耗的钙基CO2吸附材料；
[0006]本专利技术的第二个目的是提供上述钙基CO2吸附材料的制备方法。
[0007]技术方案：本专利技术所述的钙基CO2吸附材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008](1)将钙盐和锆盐溶解，制成混合溶液；
[0009](2)将烟蒂置于所述混合溶液中，使混合溶液被烟蒂吸收，得到湿纤维；
[0010](3)将步骤(2)得到的湿烟蒂煅烧，即可得到所述钙基CO2吸附材料。
[0011]其中，步骤(2)中，将烟蒂破碎成小段置于所述混合溶液中。
[0012]其中，步骤(2)中，所述烟蒂的成分为醋酸纤维。
[0013]其中，步骤(1)中，所述钙盐和锆盐的质量比为3:1～19:1。所述钙盐为硝酸钙，所述锆盐为硝酸锆。
[0014]其中，步骤(1)中，所述溶解条件为40℃～80℃水浴加热。
[0015]其中，步骤(3)中，醋酸纤维吸收混合溶液时，固液比为1g:7ml～1g:6ml。
[0016]其中，步骤(3)中煅烧的温度为600～900℃，时间为60min～120min。
[0017]其中，步骤(3)中所述煅烧的升温速率为5～10℃/min。
[0018]有益效果：本专利技术与现有技术相比，取得如下显著效果：(1)本专利技术利用烟蒂作为
模板辅助燃烧，优化钙基材料的微观孔隙结构，既提高了钙基材料吸附能力，又去除了常见合成方法中的干燥步骤，减少了合成过程的能耗，加快了合成速率。(2)通过在钙基材料中掺杂惰性载体硝酸锆，提高钙基材料的抗烧结能力和循环稳定性，实现钙基材料CO2转换率的大幅度提升。(3)制备方法简单，适用于大规模工业化生产。
附图说明
[0019]图1为对比例1
‑
3与实施例1单位质量的CO2吸附能力；
[0020]图2为17次循环后不同温度制备的吸附剂SEM图；
[0021]图3为对比例1与实施例2
‑
5单位质量的CO2吸附能力。
具体实施方式
[0022]下面对本专利技术作进一步详细描述。
[0023]实施例1
[0024]一种Ca/Zr15
‑
CAC钙基吸附材料，基于烟蒂模板辅助燃烧法的锆掺杂钙基吸附剂材料的制备流程，具体步骤为：
[0025]步骤1，称取Ca(NO3)2·
4H2O样品17.92g和Zr(NO3)4·
5H2O样品2.61g，加入50ml去离子水。混合溶液在60℃水浴加热的条件下，搅拌至样品完全溶解。
[0026]步骤2，将干燥的烟蒂去除外皮，并剪切成约为10mm长的小段，称取7.69g的切下的烟蒂。
[0027]步骤3，将切下的烟蒂置于硝酸钙和硝酸锆的混合溶液中，设定固液比为1g:7ml，以保证烟蒂能够完全吸收该混合溶液，得到湿烟蒂。
[0028]步骤4，将湿烟蒂置于马弗炉中煅烧，升温速率为10℃/min，升温至900℃，恒温保持120min，即得Ca/Zr15
‑
CAC基于烟蒂模板辅助燃烧法钙基吸附材料。
[0029]实施例2
[0030]一种Ca/Zr5
‑
CAC钙基吸附材料，基于烟蒂模板辅助燃烧法的锆掺杂钙基吸附剂材料的制备方法，具体步骤为：
[0031]步骤1，称取Ca(NO3)2·
4H2O样品20.03g和Zr(NO3)4·
5H2O样品0.87g，再加入50ml去离子水。混合溶液在60℃水浴加热的条件下，搅拌至样品完全溶解。
[0032]步骤2，将干燥的烟蒂去除外皮，并剪切成约为10mm长的小段，称取7.69g的切下的烟蒂。
[0033]步骤3，将切下的烟蒂置于硝酸钙和硝酸锆的混合溶液中，设定固液比为1g:7ml，以保证烟蒂能够完全吸收该混合溶液，得到湿烟蒂。
[0034]步骤4，将湿烟蒂置于马弗炉中煅烧，升温速率为10℃/min，升温至750℃，恒温保持120min，即得Ca/Zr5
‑
CAC基于烟蒂模板辅助燃烧法钙基吸附材料。
[0035]实施例3
[0036]一种Ca/Zr10
‑
CAC钙基吸附材料，基于烟蒂模板辅助燃烧法的锆掺杂钙基吸附剂材料的制备方法，具体步骤为：
[0037]步骤1，称取Ca(NO3)2·
4H2O样品18.98g和Zr(NO3)4·
5H2O样品1.74g，再加入50ml去离子水。混合溶液在60℃水浴加热条件下，搅拌至样品完全溶解。
[0038]步骤2，将干燥的烟蒂去除外皮，并剪切成约为10mm长的小段，称取7.69g的切下的烟蒂。
[0039]步骤3，将切下的烟蒂置于硝酸钙和硝酸锆的混合溶液中，设定固液比为1g:7ml，以保证烟蒂能够完全吸收该混合溶液，得到湿烟蒂。
[0040]步骤4，将湿烟蒂置于马弗炉中煅烧，升温速率为10℃/min，升温至750℃，恒温保持120min，即得Ca/Zr10
‑
CAC基于烟蒂模板辅助燃烧法钙基吸附材料。
[0041]实施例4
[0042]一种Ca/Zr15
‑
CAC钙基吸附材料，基于烟蒂模板辅助燃烧法的锆掺杂钙基吸附剂材料的制备方法，具体步骤为：
[0043]步骤1，称取Ca(NO3)2·
4H2O样品17.92g和Zr(NO3)4·
5H2O样品2.61g，再加入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙基CO2吸附材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将钙盐和锆盐溶解，制成混合溶液；(2)将烟蒂置于所述混合溶液中，使混合溶液被烟蒂吸收，得到湿纤维；(3)将步骤(2)得到的湿烟蒂煅烧，即可得到所述钙基CO2吸附材料。2.根据权利要求1所述的钙基CO2吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，将烟蒂破碎成小段置于所述混合溶液中。3.根据权利要求1所述的钙基CO2吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述烟蒂的成分为醋酸纤维。4.根据权利要求1所述的钙基CO2吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙健，李和雯，栗珂珂，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：