一种用于固碳并同时生产片钠铝石的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于固碳并同时生产片钠铝石的方法，属于人工固碳技术领域。本发明专利技术以CO2为原料，通过水热法制备了形貌规则、纯度高达100％的片钠铝石，并在保证产物纯度和合成量的前提下缩短了反应时长，提高人工合成的效率，从而在CO2快速固化及工业固碳中存在应用价值。用价值。用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种用于固碳并同时生产片钠铝石的方法


[0001]本专利技术属于人工固碳
，具体涉及一种用于固碳并同时生产片钠铝石的方法。

技术介绍

[0002]片钠铝石是一种靠“捕获”CO2形成的自生碳酸盐矿物，可以记录CO2的运移、聚集和逸散。由于其性质稳定，在遇酸或高温下分解产生无毒不燃气体，所以在含铝化工业、阻燃剂、催化剂等方面有着广泛的应用。在CO2矿化封存过程中，片钠铝石的碳捕获量最高可达总固碳量的90.1％，是最主要的一种固碳矿物。在成因上，根据碳酸根的来源可将片钠铝石分为无机成因和有机成因两大类，根据稳定同位素数据表明：片钠铝石多为无机成因，极少数为有机成因。综合众多地质实例及合成实验来看，温度在25～200℃区间都可以形成片钠铝石，溶解温度为150℃左右；对于片钠铝石是否形成于碱性环境尚不明确，有部分研究者认为其形成于中性
‑
弱酸性的流体环境。
[0003]在地质作用中，片钠铝石的形成首先需要碳酸溶液，大量CO2气溶于水形成碳酸溶液，此后，在Na
+
、Al
3+
的参与下形成片钠铝石，其化学反应方程式为：
[0004]CO2+H2O＝H2CO3[0005]H2CO3＝H
+
+HCO3‑
[0006]Na
+
+Al
3+
+HCO3‑
+H2O＝NaAlCO3(OH)2(片钠铝石)+3H
+
[0007]当前的全球温室效应严重。在地层条件下，CO2通常以超临界的状态存在，该状态下的CO2密度大、粘度低、扩散系数大，有利于在构造封存、溶解封存和矿化封存等机理的共同作用下实现永久封存。但由于矿化封存时效慢，难以解决紧迫的温室效应问题，因此，利用实验室条件，探索人工合成片钠铝石的最佳实验参数，以期实现对CO2快速固化及工业固碳的愿景，具有重要意义。然而，现有的合成技术中，片钠铝石形成所需要的阴离子主要来自于NaHCO3溶液，整个合成过程并没有CO2的参与，无法从固碳的角度去探讨CO2的最大捕获量及矿物对CO2的封存潜力，而且，此类现有技术未从快速合成的角度提高实验效率，试验周期过长，无法缓解紧迫的温室效应问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术提供了一种用于固碳并同时生产片钠铝石的方法，步骤如下：
[0009]将AlCl3·
6H2O和NaOH分别溶于蒸馏水中，形成AlCl3·
6H2O溶液和NaOH溶液；将AlCl3·
6H2O溶液和NaOH溶液混合，制备Al(OH)3悬浊液；向Al(OH)3悬浊液中加入NaCl；然后将反应体系的pH值调至8.5～10.5；向反应体系中加入CO2，获得反应溶液；将反应溶液置于100～180℃中进行恒温反应6h以上，待反应结束后，自然冷却至室温，进行液固分离；将固相物质反复冲洗，不断测量冲洗液的pH，直到溶液呈中性，然后烘干，获得片钠铝石。
[0010]上述制备方法中，所述AlCl3·
6H2O、NaOH、NaCl和CO2的摩尔比为1:15:8.8:10。
[0011]上述制备方法中，pH值的调节选用浓盐酸或NaOH；采用浓盐酸可将反应体系的pH
值调节至8.5～9；采用NaOH可将反应体系的pH值调节至9.5～10.5。
[0012]上述制备方法中，pH选自8.5、9、9.5、10或10.5；优选为9.5。
[0013]上述制备方法中，反应温度选自100℃、120℃、140℃、160℃或180℃；优选为140℃。
[0014]上述制备方法中，反应时间选自6h、7h、8h、9h、10h、11h或12h；优选为12h。
[0015]本专利技术提供了由上述方法制备的片钠铝石。
[0016]本专利技术提供了上述方法在CO2快速固化及工业固碳中的应用。
[0017]本专利技术的有益效果为：
[0018]本专利技术以CO2为原料，通过水热法制备了形貌规则、纯度高达100％的片钠铝石，并在保证产物纯度和合成量的前提下缩短了反应时长，提高人工合成的效率，从而在CO2快速固化及工业固碳中存在应用价值，为温室效应的缓解开辟了新的思路。
附图说明
[0019]图1为实验一条件下的片钠铝石晶体XRD图；
[0020]图2为实验二条件下的片钠铝石晶体XRD图；
[0021]图3为不同NaOH用量下所合成的片钠铝石晶体的XRD图；
[0022]图4为不同碳酸氢根离子存在量下所合成的片钠铝石晶体的XRD图；
[0023]图5为不同pH条件下所合成的片钠铝石晶体的XRD图；
[0024]图6为不同温度条件下所合成的片钠铝石晶体的XRD图；
[0025]图7为不同温度及pH条件下反应6h所合成的片钠铝石晶体的XRD图；
[0026]图8为不同pH值下反应12h所合成的片钠铝石质量；其中，从上到下依次为140℃、120℃、160℃、100℃、180℃、200℃；
[0027]图9为不同温度下反应12h所合成的片钠铝石质量；其中，从上到下依次为pH＝9.5、pH＝9、pH＝10、pH＝8.5、pH＝10.5。
[0028]图10为不同温度及pH值下反应6h所合成的片钠铝石质量；其中，从上到下依次为pH＝9.5、pH＝9、pH＝10、pH＝8.5、pH＝10.5；
[0029]图11为不同pH条件下反应12h所合成的片钠铝石晶体的SEM图；其中，a图为pH＝8.5、b图为pH＝9、c图为pH＝9.5、d图为pH＝10、e图为pH＝10.5；
[0030]图12为不同温度条件下反应12h所合成的片钠铝石晶体的SEM图；其中，a图为100℃、b图为120℃、c图为140℃、d图为160℃、e图为180℃、f图为200℃；
[0031]图13为不同pH条件下反应6h所合成的片钠铝石晶体的SEM图；其中，其中，a图为pH＝8.5、b图为pH＝9、c图为pH＝9.5、d图为pH＝10、e图为pH＝10.5；
[0032]图14为不同温度条件下反应6h所合成的片钠铝石晶体的SEM图；其中，a图为100℃、b图为120℃、c图为140℃、d图为160℃、e图为180℃、f图为200℃；
[0033]图15为不同实验条件下的CO2固化量；其中，从上到下依次为pH＝9.5、pH＝9、pH＝10、pH＝8.5、pH＝10.5；
[0034]图16为不同实验条件下的CO2固化量；其中，从上到下依次为pH＝9.5、pH＝9、pH＝10、pH＝8.5、pH＝10.5。
具体实施方式
[0035]本专利技术所采用的仪器有：电子天平(YP10002B)，pH值测定计(PHC
‑
3C)，哈氏合金反应釜(300ml)，马弗炉(KSY12
‑
D
‑
16)，电热恒温鼓风干燥箱(202
‑
0)以及台式高速离心机(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于固碳并同时生产片钠铝石的方法，其特征在于，步骤如下：将AlCl3·
6H2O和NaOH分别溶于蒸馏水中，形成AlCl3·
6H2O溶液和NaOH溶液；将AlCl3·
6H2O溶液和NaOH溶液混合，制备Al(OH)3悬浊液；向Al(OH)3悬浊液中加入NaCl；然后将反应体系的pH值调至8.5～10.5；向反应体系中加入CO2，获得反应溶液；将反应溶液置于100～180℃中进行恒温反应6h以上，待反应结束后，自然冷却至室温，进行液固分离；将固相物质反复冲洗，不断测量冲洗液的pH，直到溶液呈中性，然后烘干，获得片钠铝石。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述AlCl3·
6H2O、NaOH、NaCl和CO2的摩尔比为1:15:8.8:10。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲希玉，张洋晨，闫振，李倩，王清斌，朱鑫达，于江茗，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：