一种整体式CO2吸附剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种整体式CO2吸附剂及其制备方法与应用，吸附剂包含一种多孔炭

【技术实现步骤摘要】
一种整体式CO2吸附剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于二氧化碳吸附捕集领域，具体涉及一种整体式CO2吸附剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]“温室效应”已成为人类面临的重大环境问题。“温室效应”的产生主要是由于现代化工业社会过多燃烧煤炭、石油和天然气，大量排放尾气，这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳气体进入大气造成的。从长远来看，提高能源使用效率，节能减排，调整能源结构，大力发展可再生能源、风能、水能和核能等，以及加大二氧化碳的捕集和储存(CCS)，多种策略的有效结合是二氧化碳减排的必要保证。然而，从近期看，二氧化碳的捕集、储存和资源化利用，将成为最有效、最可靠的减轻“温室效应”的选择。吸附法分离CO2具有能耗低、技术较为成熟等优势，因此，吸附法分离碳捕集具有广阔的应用前景，而其关键则是高性能吸附剂的开发。
[0003]一些常见的固体多孔材料，如碳材料、分子筛、氧化铝、硅胶、金属有机骨架材料及膜材料等，都被用作吸附剂分离气体中的CO2。然而，上述材料多为粉体，成型时对吸附能力损失较大，且对热量传导不利，同时气体通过时压降较大。而物理吸附CO2多为放热过程，大量吸附剂堆积时，吸附放出的热量会导致吸附剂温度升高，从而使吸附剂吸附容量大幅下降。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种整体式CO2吸附剂的制备方法。采用该方法制备的吸附材料对低浓度CO2具有较好地吸附分离能力，且导热快，气体通过时压降低，对于CO2的大规模吸附分离具有一定优势。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种整体式CO2吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1，将一定量的硝酸锌、硝酸锰、氟化氨、尿素溶解于水溶液中；再将泡沫金属放入水溶液中混合，120℃水热反应6小时；
[0007]步骤2，将经过步骤1处理所得的材料，置于含硫和含氮前驱体，120℃水热反应3小时；
[0008]步骤3，将经过步骤2处理所得的材料，于惰性气体保护下，500℃热处理2小时，制得吸附材料。
[0009]进一步的，步骤1中，所述硝酸锌、硝酸锰、氟化氨、尿素的质量比为4:1:1:2～4:2:1:2。
[0010]进一步的，步骤1中，所述硝酸锌、水、泡沫金属的质量比为1:80:3～1:160:1。
[0011]进一步的，步骤1中，所述泡沫金属材料为泡沫镍、泡沫铁或泡沫铜。
[0012]进一步的，步骤2中，所述含硫和含氮前驱体为硫代乙酰胺、三聚硫氰酸、2
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硝基咪
唑、2
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巯基咪唑中的一种或两种以上。
[0013]进一步的，步骤2中，所述含硫和含氮前驱体与步骤1所制得材料的质量比1:5～1:10。
[0014]本专利技术还提供了一种整体式CO2吸附剂，所述CO2吸附剂采用所述一种整体式CO2吸附剂的制备方法制得，所述CO2吸附剂为表面覆盖有多孔炭和微量金属的泡沫金属吸附剂。
[0015]进一步的，所述吸附剂表面积为50～70m2/g。
[0016]本专利技术还提供了一种整体式CO2吸附剂的应用，所述CO2吸附剂采用所述一种整体式CO2吸附剂的制备方法制得，所述吸附剂装填于固定床吸附装置，可应用于多个领域，包括化工、石油、钢铁、水泥等工业领域，以及发电、交通等领域产生的低浓度CO2的吸附捕集。
[0017]与现有技术相比，本专利技术有益效果在于：(1)本专利技术以泡沫铜这类常见易得、价廉的材料为载体，通过加入高效改性物质(金属、N、S等杂原子)，在其表面生长高分散的多孔炭
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微量金属，同时利用了泡沫金属良好的导热性能，从而使该吸附材料对低浓度CO2具有较好地吸附分离能力，且导热快，气体通过时压降低，以及较好的循环使用性能，更容易实现大规模CO2吸附分离的应用；(2)本专利技术所述吸附剂表面积为50～70m2/g；对浓度15％的CO2吸附量可达60mg
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CO2/mL
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吸附剂以上；(3)该材料无毒无害，环境友好；(4)该材料性能稳定，易于分离和再生，循环使用性能良好，对大规模CO2吸附分离技术的发展具有重要的意义。
附图说明
[0018]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做更进一步的具体说明，本专利技术的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
[0019]图1是实施例1的产物X射线衍射图；
[0020]图2是实施例3的产物的氮气吸脱附曲线；
[0021]图3是实施例4的产物的扫描电镜图；
[0022]图4是实施例5的产物在25℃条件下对15％CO2的吸附穿透曲线；
[0023]图5是实施例7的产物在25℃条件下对15％CO2的循环吸附结果。
具体实施方式
[0024]本专利技术提供了一种整体式CO2吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
[0025]步骤1，将一定量的硝酸锌、硝酸锰、氟化氨、尿素溶解于水溶液中；再将泡沫金属放入水溶液中混合，120℃水热反应6小时；
[0026]步骤2，将经过步骤1处理所得的材料，置于含硫和含氮前驱体，120℃水热反应3小时；
[0027]步骤3，将经过步骤2处理所得的材料，于惰性气体保护下，500℃热处理2小时，制得吸附材料。
[0028]进一步的，步骤1中，所述硝酸锌、硝酸锰、氟化氨、尿素的质量比为4:1:1:2～4:2:1:2。
[0029]进一步的，步骤1中，所述硝酸锌、水、泡沫金属的质量比为1:80:3～1:160:1。
[0030]进一步的，步骤1中，所述泡沫金属材料为泡沫镍、泡沫铁或泡沫铜。
[0031]进一步的，步骤2中，所述含硫和含氮前驱体为硫代乙酰胺、三聚硫氰酸、2
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硝基咪唑、2
‑
巯基咪唑中的一种或两种以上。
[0032]进一步的，步骤2中，所述含硫和含氮前驱体与步骤1所制得材料的质量比1:5～1:10。
[0033]本专利技术还提供了一种整体式CO2吸附剂，所述CO2吸附剂采用所述一种整体式CO2吸附剂的制备方法制得，所述CO2吸附剂为表面覆盖有多孔炭和微量金属的泡沫金属吸附剂。
[0034]进一步的，所述吸附剂表面积为50～70m2/g。
[0035]本专利技术还提供了一种整体式CO2吸附剂的应用，所述CO2吸附剂采用所述一种整体式CO2吸附剂的制备方法制得，所述吸附剂装填于固定床吸附装置，可应用于多个领域，包括化工、石油、钢铁、水泥等工业领域，以及发电、交通等领域产生的低浓度CO2的吸附捕集。
[0036]实施例1：将质量比为4:1:1:2的硝酸锌、硝酸锰、氟化氨、尿素溶解于水溶液中。将用超声清洗的泡沫镍加入到上述溶液中，硝酸锌与水及泡沫镍的质量比为1:80:3，混合后，120℃水热反应6小时。将上述得到的改性泡沫镍材料浸入硫代乙酰胺/2
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硝基咪唑的水溶液中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种整体式CO2吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将一定量的硝酸锌、硝酸锰、氟化氨、尿素溶解于水溶液中；再将泡沫金属放入水溶液中混合，120℃水热反应6小时；步骤2，将经过步骤1处理所得的材料，置于含硫和含氮前驱体，120℃水热反应3小时；步骤3，将经过步骤2处理所得的材料，于惰性气体保护下，500℃热处理2小时，制得吸附材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述硝酸锌、硝酸锰、氟化氨、尿素的质量比为4:1:1:2～4:2:1:2。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述硝酸锌、水、泡沫金属的质量比为1:80:3～1:160:1。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述泡沫金属材料为泡沫镍、泡沫铁或泡沫铜。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤2中，所述含...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫新龙，陆诗建，陈思铭，刘玲，康国俊，杨菲，倪中海，朱佳媚，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：