本发明专利技术公开了一种高性能二氧化碳吸附材料的制备方法及其产品和应用，包括废弃物提取钙和钙铝尖晶石型复合材料的制备。本发明专利技术根据生活垃圾中一部分厨余废弃物含钙元素这一特点，进行资源化处理处置，通过化学方法提取其中的钙元素，二次利用与铝盐形成尖晶石结构，得到钙铝为主的双活性化学吸附二氧化碳复合材料。应用在二氧化碳捕集材料方面，由于钙原子和铝原子协同作用的存在，因此材料能够在较高温度段表现出非常优异的吸附性能。该材料具有稳定好，制备成本低，适合于大规模的生产。适合于大规模的生产。
【技术实现步骤摘要】
一种高性能二氧化碳吸附材料的制备方法及其产品和应用
[0001]本专利技术涉及固体废弃物资源化和环境材料的
，具体涉及到一种高性能二氧化碳吸附材料的制备方法及其产品和在二氧化碳捕集吸附方面的应用。
技术介绍
[0002]随着人口数量的持续增长使得每日都会有大量的厨余垃圾需要被处理处置，这些厨余垃圾被直接堆肥、填埋或焚烧，都会有二次环境污染的问题。尝试将厨余垃圾中含钙物质进行提取，资源化利用这些厨余废弃物也是有一定价值。公告号为202210549569.8的专利技术专利曾公开了一种小龙虾头、壳提取食品级柠檬酸钙的制备工艺，通过柠檬脱钙法可以中小龙虾中得到柠檬酸钙。因此，通过化学法提取厨余残渣其中的含钙物质，可以有效解决资源的消耗问题，是一条有前途的固体废弃物资源化技术路径。
[0003]此外，自工业革命以来，人类社会的高速发展伴随着化石燃料的巨额消耗，致使温室气体二氧化碳大量排放，诱发全球气候变暖，这己成为世界各国广泛关注的热点之一。我国提出的“3060碳目标”中提倡二氧化碳减排，二氧化碳减排方法中较为实用的方法就是将二氧化碳捕集，捕集方法中使用化学吸附法捕集二氧化碳的材料就有Ca基材料。公告号为202210567653.2的专利技术专利曾公开了一种耦合钙循环二氧化碳捕集和甲烷干重整制合成气的催化剂制备方法及应用，通过将CaO作为CO2吸附活性相、Ni为催化活性相、MgO为稳定剂，获得双功能催化剂进行CO2的捕集。同时，公告号为202210856057.6的专利技术专利曾公开了一种利用硅钙基固废固定二氧化碳的方法及其应用，就利用固废中硅酸二钙及硅酸三钙固定二氧化碳时产生的大量反应热，协同制备出固碳性能良好且物理性能优异的建材制品。对于二氧化碳捕集材料来说，现有的材料主要是利用化学纯试剂形成材料，这些方法始终存在着高成本、二次污染和原料浪费等问题。如何开发出一种低成本又解决环境问题的二氧化碳捕集材料始终是一个重点问题。
技术实现思路
[0004]针对上述材料中存在的成本问题，且目前市场上没有利用厨余固体废弃物资源化制备二氧化碳捕集材料的先例，本专利技术目的摘要提供了一种高性能二氧化碳吸附材料的制备方法。
[0005]本专利技术的再一目的在于：提供一种上述方法制备的高性能二氧化碳吸附材料产品。
[0006]本专利技术的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。
[0007]本专利技术目的通过下述方案实现： 一种高性能二氧化碳吸附材料的制备方法，具体步骤如下：a、废弃物提取钙：将含钙废弃物（含水量低于1%）置于舟型坩埚中，盖上盖子，在高温马弗炉中以预设的800~1100℃温度进行煅烧成灰分，冷却至环境温度之后，取出样品，并通过离心水洗，再进行无机酸酸洗，调整样品和络合剂的质量比1:1~1:5放入反应釜，送入
烘箱加热到设定温度50~110℃持续15~100分钟，将得到的样品离心水洗后即得含钙产物；b、钙铝尖晶石型复合材料的制备：称取步骤a得到的含钙产物，将其按照质量比1:1~1:4分散至铝盐的水溶液中，加入碱液调节pH至8，通过抽滤得到滤饼在110℃温度下烘干24小时，待样品干燥结束后可获得复合材料的前驱体；将得到的前驱体收集，在马弗炉中按照预设温度300~600℃煅烧3小时即得到钙铝尖晶石型复合材料。
[0008]步骤a中，所述的含钙废弃物包含以下任意一种：蟹壳、虾壳、骨头残渣、鱼骨等生物质。
[0009]步骤a中，所述的无机酸包含：稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸等任意一种。
[0010]步骤a中，所述络合剂包括：DTPA、柠檬酸、柠檬酸铵、柠檬酸钠、EDTA等任意一种。
[0011]步骤b中，所述的铝盐包括：氯化铝、硝酸铝、硫酸铝、次乙酸铝、碳酸铝等任意一种。
[0012]步骤b中，所述的碱液包括：氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸铵等任意一种；本专利技术提供一种高性能二氧化碳吸附材料，根据上述任一所述方法制备得到。
[0013]本专利技术提供一种高性能吸附材料在二氧化碳捕集吸附中的应用，取1g钙铝尖晶石型复合材料先在800℃和N2气流（100 ml/min）中保持30 min以使得碳酸钙完全分解；然后，将反应器冷却至吸附温度600℃，并在100 ml/min CO2混合气（20% CO2‑
80% N2）中保持30min以使得复合材料完成吸附过程。
[0014]本专利技术具有以下有益效果：本专利技术在二氧化碳吸附材料制备过程中使用的原料为生活过程中产生的生物质残渣，工艺中通入气体为含有CO2的温室气体，利用复合材料进行碳捕集，不仅得到了制备成本较低的高温二氧化碳吸附材料，还实现了固废与废气的协同治理。通过本专利技术制备的高温二氧化碳吸附材料在捕集吸附过程中对CO2的吸附能力强、稳定性高、可再生能力强，可实现规模化工业应用。此外失活的复合材料还可作为建筑材料二次利用，实现了高资源化利用。
[0015]专利技术根据生活垃圾中一部分厨余废弃物含钙元素这一特点，进行资源化处理处置，通过化学方法提取其中的钙元素，二次利用与铝盐形成尖晶石结构，得到钙铝为主的双活性化学吸附二氧化碳复合材料。应用在二氧化碳捕集材料方面，由于钙原子和铝原子协同作用的存在，因此材料能够在较高温度段表现出非常优异的吸附性能。该材料具有稳定好，制备成本低，适合于大规模的生产。
具体实施方式
[0016]本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0017]实施例1一种高性能二氧化碳吸附材料，按如下步骤制备：a、废弃物提取钙：将含水量低于1%的含钙废弃物蟹壳置于舟型坩埚中，盖上盖子，在高温马弗炉中950℃煅烧成灰分；冷却至环境温度后，取出样品，并通过离心、水洗，再用稀硫酸酸洗，调整所得样品和络合剂DTPA按质量比1:1放入反应釜，送入烘箱中60℃加热30分钟，将得到的样品离心水洗后即得含钙产物；b、钙铝尖晶石型复合材料的制备：称取步骤a得到的含钙产物，将其按照质量比1:
4分散至硝酸铝的水溶液中，加入1mol/l氢氧化钠溶液调节pH至8，通过抽滤得到滤饼在110℃温度下烘干24小时，待样品干燥结束后可获得复合材料的前驱体；将得到的前驱体收集，在马弗炉中350℃煅烧3小时即得到钙铝尖晶石型复合材料。
[0018]为了进一步测试所得钙铝尖晶石型复合材料对二氧化碳的捕集能力，取1g钙铝尖晶石型复合材料先在800℃和N2气流（100 ml/min）中保持30 min以使得碳酸钙完全分解；然后，将反应器冷却至吸附温度600℃，并在100 ml/min CO2混合气（按体积百分含量为20% CO2‑
80% N2）中保持30min以使得复合材料完成吸附过程，材料的单次二氧化碳吸附容量达到0.44g/g。
[0019]实施例2一种高性能二氧化碳吸附材料，按如下步骤制备：a、废弃物提取钙：将含水量低于1%的含钙废弃物骨头残渣置于舟型坩埚中，盖上盖子，在高温马弗炉中1000℃煅烧成灰分；冷却至环境温度后，取出样品，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高性能二氧化碳吸附材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：a、废弃物提取钙：将含水量低于1%的含钙废弃物置于舟型坩埚中，盖上盖子，在高温马弗炉中800~1100℃煅烧成灰分；冷却至环境温度后，取出样品，并通过离心、水洗，再进行无机酸酸洗，所得样品和络合剂按质量比1:1~1:5放入反应釜，送入烘箱中50~110℃加热15~100分钟，将得到的样品离心水洗后即得含钙产物；b、钙铝尖晶石型复合材料的制备：称取步骤a得到的含钙产物，将其按照质量比1:1~1:4分散至铝盐的水溶液中，加入碱液调节pH至8，通过抽滤得到滤饼在110℃温度下烘干24小时，待样品干燥结束后可获得复合材料的前驱体；将得到的前驱体收集，在马弗炉中300~600℃煅烧3小时即得到钙铝尖晶石型复合材料。2.根据权利要求1所述的一种高性能二氧化碳吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤a所述的含钙废弃物包含以下任意一种：蟹壳、虾壳、骨头残渣、鱼骨生物质。3.根据权利要求1所述的一种高性能二氧化碳吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤a中，所述的无机酸包含：稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸中的任意一种；所述络合剂包括：DTPA、柠檬酸、柠檬酸铵、柠檬酸钠、EDTA中的任意一种。4.根据权利要求1所述的一种高性能二氧化碳吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤b中，所述的铝盐包括：氯化铝、硝酸铝、硫酸铝、次乙酸铝、碳酸铝中的任意一种；所述的碱液包括：氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸铵中的任意一种；步骤b所述的马弗炉预设温度控制为之间。5.根据权利要求1至4任一项所述的一种高性能二氧化碳吸附材料的制备方法，其特征在于，按如下步骤制备：a、废弃物提取钙：将含水量低于1%的含钙废弃物蟹壳置于舟型坩埚中，盖上盖子，在高温马弗炉中950℃煅烧成灰分；冷却至环境温度后，取出样品，并通过离心、水洗，再用稀硫酸酸洗，调整所得样品和络合剂DTPA按质量比1:1放入反应釜，送入烘箱中60℃加热30分钟，将得到的样品离心水洗后即得含钙产物；b、钙铝尖晶石型复合材料的制备：称取步骤a得到的含钙产物，将其按照质量比1:4分散至硝酸铝的水溶液中，加入1mol/l氢氧化钠溶液调节pH至8，通过抽滤得到滤饼在110℃温度下烘干24小时，待样品干燥结束后可获得复合材料的前驱体；将得到的前驱体收集，在马弗炉中350℃煅烧3小时即得到钙铝尖晶石型复合材料。6...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔大祥，侯昊，王敬锋，童琴，王琦，
申请(专利权)人：上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
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