一种用于空气直接碳捕集板式材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于空气直接碳捕集板式材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一：树脂原颗粒预处理；步骤二：制备树脂粉；步骤三：制备悬浊液；步骤四：制备成膜浆液；步骤五：制备初级吸附膜；步骤六：吸附膜后处理；步骤七：吸附膜碱性改性；步骤八：将改性后的吸附膜裁剪成标准尺寸件。本发明专利技术所用原材料价格低廉，可以进行板式元件的标准化生产，易于实现量产和封装，适应变湿再生的要求，使用过程能耗低，有利于实现板式吸附材料的规模化应用。利于实现板式吸附材料的规模化应用。

【技术实现步骤摘要】
一种用于空气直接碳捕集板式材料的制备方法

：
[0001]本专利技术属于直接空气碳捕集
，特别涉及一种用于空气直接碳捕集板式材料的制备方法。

技术介绍
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[0002]电厂、水泥厂为代表的固定排放源平均CO2捕集率在45％
‑
95％之间，虽然它们易于捕集，但并不能实现真正意义的零碳排放；此外，排放量约占人为总排放量的45％的交通领域，其排气筒源暂未安装碳捕集装置且安装难度较大，交通领域CO2的排放方式虽为移动的线源，但最终仍是分散到了大气中；而直接空气碳捕集(Direct air capture，DAC)技术不受空间和时间的限制，捕集的对象是大气中的二氧化碳，因此可以在上述领域中得到广泛应用；授权公布号为CN212215043U的中国专利公开了一种用于农业领域的二氧化碳捕集与释放的装置，直接从空气中获取二氧化碳，浓缩之后快速并稳定的释放到农业领域中常使用的温室大棚中，不需要额外花成本获取二氧化碳碳源，可明显增加温室棚内CO2浓度，既使农作物增产，又有利于降低温室效应。属于直接空气捕集技术之一的变湿吸附技术，该技术虽然对水质和水量的要求高，但是该过程节能、易于操作，只需要控制与调节湿度即可；其次，没有单独的传热过程，系统设计简单，还可以耦合变温吸附或变压吸附过程，应用前景良好。从整个系统的生命周期看，开发出合适的、安全、可规模化量产的整体型功能化固体吸附材料是变湿吸附法应用的关键，如颗粒状、纤维、薄膜或整体柱等结构材料。
[0003]具体而言，变湿吸附是利用化学吸附剂的表面官能团的强碱性及亲水性，通过调节环境水份湿度(分压)来控制界面对CO2吸附能力的一种捕集方法。其过程主要包括：1)当环境处于干燥(或湿度极低)的情况下，固体吸附剂表面的碱性基团会优先吸附CO2；2)当环境处于较高湿度时，吸附在表面的CO2被逐渐释放；3)经过干燥，实现吸附剂的再生，上述过程可循环往复，解吸后的CO2可以直接用于农业生产或封存。
[0004]申请公布号CN115178074A的中国专利，采用了催化吸附捕集填料为具有催化臭氧氧化破解污泥和吸附富集氨基酸的树脂氧化铝钛酸镁复合多孔微球吸附二氧化碳，当通入水时，吸附富集的氨基酸和捕集的二氧化碳均能被洗脱，释放溶解于水中，得到功能肥料；使用时，将释放柱接入水管路中，通过水流将释放柱内的二氧化碳和氨基酸均匀洗脱并释放出来；但是，该多孔微球工业化应用经验欠缺，制作要求高，尚未实现量产。因此有必要开发一种合适的、安全、可规模化量产的捕集填料的制备方法。
[0005]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路
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[0006]本专利技术的目的在于提供一种用于空气直接碳捕集板式材料的制备方法，从而克服上述现有技术中的缺陷。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种用于空气直接碳捕集板式材料的制备方
法，包括以下步骤：
[0008]步骤一：树脂原颗粒预处理，称取强碱阴离子交换树脂作为CO2吸附剂并置于微波震荡器中洗涤除去杂质；
[0009]步骤二：制备树脂粉，将除杂后的树脂烘干后放入变频超微粉碎机中粉碎成粒径为60
‑
120μm的颗粒；
[0010]步骤三：制备悬浊液，将粉碎好的树脂颗粒置于搅拌罐中，往罐中加入N
‑
甲基吡咯烷酮溶液作为溶剂相搅拌15
‑
30min，再加入无色透明液体聚乙二醇作为致孔剂，继续搅拌15
‑
30min，得到悬浊液待用；
[0011]步骤四：制备成膜浆液，将上述悬浊液缓慢加入到聚砜粉末中，混合搅拌5
‑
12h，得到成膜浆液；
[0012]步骤五：制备初级吸附膜，将成膜浆液定量倒入标准规格的模具中，用刮刀抹平，静置10
‑
24h待其自然成型，得到初级吸附膜；
[0013]步骤六：吸附膜后处理，将初级吸附膜从模具中取出，常温下放入去离子水中浸泡10
‑
24h，浸泡的温度不宜过高，以确保吸附材料的结构强度，溶解去除吸附膜中的杂质，浸泡完成后置于高温水浴中处理36
‑
72h；
[0014]步骤七：吸附膜碱性改性，使用0.5
‑
3mol/L的K2CO3溶液对上述水浴处理后的吸附膜进行碱洗五遍以上，通过离子交换，将树脂的Cl
‑
型的活性官能团转变为CO
32
‑
型的官能团，再将吸附膜放入去离子水中，洗去残留的K2CO3溶液后晾干，得到碱性改性的吸附膜；
[0015]步骤八：将改性后的吸附膜裁剪成标准尺寸件，将标准尺寸件组装到立方体的吸附膜框架中，根据需要，送至吸附反应器中安装使用即可。
[0016]进一步的，作为优选，所述步骤一除杂时按以下步骤进行：
[0017]第一步，往微波震荡器中加入质量分数为2
‑
10％的碱性洗涤液震荡处理10
‑
30min后排掉洗涤废液，再加入去离子水洗涤3
‑
5min后排掉洗涤废水；
[0018]第二步，往微波震荡器中加入体积分数为2
‑
8％的酸性洗涤液震荡处理10
‑
30min后排掉洗涤废液，再加入去离子水洗涤3
‑
5min后排掉洗涤废水；
[0019]第三步，往微波震荡器中加入体积分数为75
‑
85％的乙醇溶液继续震荡洗涤30
‑
80min除去树脂中的杂质。
[0020]进一步的，作为优选，所述步骤二烘干处理时将树脂转移到烘箱中在60
‑
70℃的条件下烘干12
‑
24h后自然冷却。
[0021]进一步的，作为优选，所述步骤三中树脂与N
‑
甲基吡咯烷酮溶液质量比为1：(2
‑
5)，树脂与聚乙二醇溶液的质量比为1：(1
‑
2)。
[0022]进一步的，作为优选，所述步骤四中聚砜粉末采用普通双酚A型聚砜、聚芳砜、聚醚砜中的一种或一种以上的混合物，所述聚砜粉末作为支持材料，树脂与支持材料聚砜粉末的质量比为1：(0.3
‑
1.2)。
[0023]进一步的，作为优选，所述步骤五制备的初级吸附膜的厚度为0.5
‑
0.9mm，优选0.6mm左右，这是考虑到后膜具有较高的单位质量吸附量和比较慢的吸附速度，实际应用中稍厚的膜材料具有较好的机械强度，但也不宜过厚。
[0024]进一步的，作为优选，所述步骤六水浴处理时温度控制在70
‑
80℃。
[0025]进一步的，作为优选，所述步骤七中碱洗时实时检测洗下液中的Cl
‑
含量，直至Cl
‑
含量维持不变或者检测不到。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于空气直接碳捕集板式材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：树脂原颗粒预处理，称取强碱阴离子交换树脂作为CO2吸附剂并置于微波震荡器中洗涤除去杂质；步骤二：制备树脂粉，将除杂后的树脂烘干后放入变频超微粉碎机中粉碎成粒径为60
‑
120μm的颗粒；步骤三：制备悬浊液，将粉碎好的树脂颗粒置于搅拌罐中，往罐中加入N
‑
甲基吡咯烷酮溶液作为溶剂相搅拌15
‑
30min，再加入无色透明液体聚乙二醇作为致孔剂，继续搅拌15
‑
30min，得到悬浊液待用；步骤四：制备成膜浆液，将上述悬浊液缓慢加入到聚砜粉末中，混合搅拌5
‑
12h，得到成膜浆液；步骤五：制备初级吸附膜，将成膜浆液定量倒入标准规格的模具中，用刮刀抹平，静置10
‑
24h待其自然成型，得到初级吸附膜；步骤六：吸附膜后处理，将初级吸附膜从模具中取出，常温下放入去离子水中浸泡10
‑
24h，溶解去除吸附膜中的杂质，浸泡完成后置于高温水浴中处理36
‑
72h；步骤七：吸附膜碱性改性，使用0.5
‑
3mol/L的K2CO3溶液对上述水浴处理后的吸附膜进行碱洗五遍以上，通过离子交换，将树脂的Cl
‑
型的活性官能团转变为CO
32
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型的官能团，再将吸附膜放入去离子水中，洗去残留的K2CO3溶液后晾干，得到碱性改性的吸附膜；步骤八：将改性后的吸附膜裁剪成标准尺寸件，将标准尺寸件组装到立方体的吸附膜框架中，根据需要，送至吸附反应器中安装使用即可。2.根据权利要求1所述的一种用于空气直接碳捕集板式材料的制备方法，其特征在于：所述步骤一除杂时按以下步骤进行：第一步，往微波震荡器中加入质量分数为2
‑
10％的碱性洗涤液震荡处理10
‑
30min后排掉洗涤废液...

【专利技术属性】
技术研发人员：方朝君，孔凡海，陈宝康，王凯，姚燕，王乐乐，马云龙，罗彦佩，鲍强，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：