【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于氧化钙合成的，更具体地，涉及一种合成纳米球状氧化钙二氧化碳吸附剂的方法。
技术介绍
1、人类活动造成了以co2为首的温室气体的大量排放，不断加剧的温室效应对生态环境带来的影响逐渐凸显，对人类的存续与发展带来日益严重的威胁。因此，对co2进行减排与控制已经引起人们的特别关注。目前，在我国的能源结构中，对煤炭消费的占比仍高于50％，因此，对燃煤电站这一主要的co2排放源进行减排与控制仍是目前工作的重点。
2、在燃烧后co2捕集
，钙循环技术由于吸附剂原料成本低廉、理论吸附容量高、反应动力学快等一系列优势而备受关注。其基本原理是cao与co2反应生成caco3的可逆反应，其反应方程式为δh＝±179kj/mol。钙循环包含碳酸化反应和煅烧反应两个过程：在碳酸化反应过程中(约650℃)，cao与烟气中的co2发生反应生成caco3，实现对烟气中较低浓度的co2的捕集；而在煅烧反应过程阶段(约850℃)，caco3发生分解使cao再生并获得高纯度co2以便进行压缩、封存和利用等。碳酸化反应与煅烧反应循环进行，构成了钙循环的基本过程。
3、然而，钙基二氧化碳吸附剂存在以下几点问题：第一，氧化钙的碳酸化反应会随着反应的进行骤然发生阶段性的速率降低。其原因在于，caco3产物层随着碳酸化反应的进行逐渐积累在cao表面使得钙基吸附剂孔隙发生堵塞，co2需经过扩散作用通过caco3产物层才得以与内部cao发生反应。第二，钙基吸附剂的co2捕集能力会随着碳酸化/煅烧循环次数的增加而急剧衰减。其原因在于钙基吸
4、针对钙基吸附剂存在的问题，目前学界提出了多种改性方法可以在不同程度上提高钙基吸附剂的性能，其大致可以分为三类：1)改性天然钙基材料，如：高温热预处理，水蒸气活化，有机酸酸化改性等；2)采用特殊钙前驱体：如：使用纳米碳酸钙前体或者有机钙前体；3)合成新型钙基二氧化碳吸附剂：如：溶胶-凝胶法，火焰喷雾热解法，分子自组装模板法，水热法等。而这一系列方法又常用于向钙基二氧化碳吸附剂中添加高熔点的金属氧化物(如：mg、al、ti、zr、la等金属元素的氧化物)以获得具有更好的抗烧结能力的复合钙基吸附剂。其中含mg、al元素的金属氧化物，如mgo、al2o3、ca3al2o6、ca12al14o33、mgal2o4等由于价格相对低廉并且可以有效提升钙基二氧化碳吸附剂的循环co2捕集性能稳定性，因此在研究中被广泛使用。在上述三类改性方法中，第三类改性方法可以制备拥有极佳性能表现的纳米级钙基二氧化碳吸附剂。以溶胶-凝胶法为例，采用该方法制备的纳米钙基二氧化碳吸附剂在20次碳酸化/煅烧循环后的co2捕集能力为普通氧化钙的1.5～2.5倍。然而，上述制备纳米级钙基二氧化碳吸附剂的改性方法大多制备流程复杂、制备条件苛刻，工艺周期长且成本高昂，因而在短期内难以实现工业化运用。因此，提出一种制备流程简单，制备周期短，适用范围广，可调节参数多，可控性强，对工业生产设备要求较低的纳米级钙基二氧化碳吸附剂的合成方法对于钙循环技术的应用具有十分重要的意义。
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术的目的在于提供一种合成球状纳米钙基二氧化碳吸附剂的方法，采用喷雾燃烧法，改变前驱体溶液的形态，进一步配合原料的用量比，反应温度等方法可以调节产物颗粒的尺寸，进而可以获得拥有高二氧化碳捕集性能的球状纳米钙基二氧化碳吸附剂。
2、为实现上述目的，按照本专利技术的第一方面，提供了一种合成球状纳米钙基二氧化碳吸附剂的方法，包括：将硝酸钙和有机燃料溶解在溶剂中配制成前驱体溶液，其中所述溶剂为去离子水或去离子水与无水乙醇的混合物；将所述前驱体溶液增压后通入气动雾化喷嘴形成前驱体溶液喷雾，再进入到立式管式炉内发生燃烧反应，制得纳米球状氧化钙二氧化碳吸附剂。
3、作为本专利技术的优选，所述前驱体溶液增压后的流量为5～50ml/min；
4、所述气动雾化喷嘴中压缩空气的流量为10～50l/min。
5、作为本专利技术的优选，所述前驱体溶液喷雾的尺寸为0.1～15μm。
6、作为本专利技术的优选，所述有机燃料与所述硝酸钙的摩尔比为(0.2～3):1，优选(0.5～1.5):1。
7、作为本专利技术的优选，所述有机燃料包括有机酸类物质或糖类物质中的一类物质中的至少一种，或有机酸类物质中至少一种和糖类物质中至少一种的组合；
8、其中，所述有机酸类物质包括乙酸、丙酸、乳酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸或甘氨酸；所述糖类包括葡萄糖或者果糖。
9、作为本专利技术的优选，所述前驱体溶液还包含有可分解形成具有高熔点金属氧化物的金属硝酸盐，其中所述高熔点金属氧化物的熔点大于1600℃；
10、所述可分解形成具有高熔点金属氧化物的金属硝酸盐与所述硝酸钙的摩尔比为(0～0.4):1，优选(0.1～0.2):1。
11、作为本专利技术的优选，所述无水乙醇与所述去离子水的摩尔比为(0.1～3):1；
12、所述溶剂与所述硝酸钙的摩尔比为(10～40):1。
13、作为本专利技术的优选，所述立式管式炉的温度为500～1000℃，优选600～900℃，所述立式管式炉内发生燃烧。
14、作为本专利技术的实施例，所述立式管式炉的管长为1000～2000mm，内径为100～400mm。
15、按照本专利技术的另一方面，如第一方面任一项所述的方法制得的纳米球状氧化钙二氧化碳吸附剂。
16、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
17、(1)本专利技术采用喷雾燃烧法，将硝酸钙和有机燃料配制成前驱体溶液后，通过利用气动雾化喷嘴将前驱体溶液雾化成拥有微小尺寸液滴的喷雾，进一步配合原料的用量比，反应温度等方法可以调节产物颗粒的尺寸，进而可以获得拥有高二氧化碳捕集性能的球状纳米钙基二氧化碳吸附剂。
18、进一步的，相较于现有技术中常采用的超声雾化装置作为微小液滴的发生源，本专利技术的制备方法采用的气动雾化喷嘴适用于种类更多的前驱体原料以及粘度更高的前驱体溶液，并且易于工业化，可以实现更高的纳米颗粒产量。另外，相较于现有技术中常采用的火焰喷雾热解法作为纳米颗粒的合成方法，本专利技术的制备方法无需利用ch4、h2等气体的预混火焰作为颗粒合成的能量来源，而是采用稳定的高温反应环境，依靠前驱体溶液中有机燃料的燃烧为颗粒的合成提供能量，避免了合成过程中可燃气体泄露的风险，提升了制备过程的安全性，同时避免了采用ch4、h2等气体的预混火焰时进行颗粒合成时存在的火焰边缘温度梯度过高导致的颗粒空心化问题。
19、(2)本专利技术提出的方法可通过改变前驱体溶液中本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种合成纳米球状氧化钙二氧化碳吸附剂的方法，其特征在于，包括：将硝酸钙和有机燃料溶解在溶剂中配制成前驱体溶液，其中所述溶剂为去离子水或去离子水与无水乙醇的混合物；将所述前驱体溶液增压后通入气动雾化喷嘴形成前驱体溶液喷雾，再进入到立式管式炉内发生燃烧反应，制得纳米球状氧化钙二氧化碳吸附剂。
2.根据权利要求1所述的合成纳米球状氧化钙二氧化碳吸附剂的方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的合成纳米球状氧化钙二氧化碳吸附剂的方法，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的合成纳米球状氧化钙二氧化碳吸附剂的方法，其特征在于，
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8.根据权利要求1所述的合成纳米球状氧化钙二氧化碳吸附剂的方法，其特征在于，
9.根据权利要求1所述的合成纳米球状氧化钙二氧化碳吸附剂的
10.如权利要求1-9任一项所述的方法制得的纳米球状氧化钙二氧化碳吸附剂。
...【技术特征摘要】
1.一种合成纳米球状氧化钙二氧化碳吸附剂的方法，其特征在于，包括：将硝酸钙和有机燃料溶解在溶剂中配制成前驱体溶液，其中所述溶剂为去离子水或去离子水与无水乙醇的混合物；将所述前驱体溶液增压后通入气动雾化喷嘴形成前驱体溶液喷雾，再进入到立式管式炉内发生燃烧反应，制得纳米球状氧化钙二氧化碳吸附剂。
2.根据权利要求1所述的合成纳米球状氧化钙二氧化碳吸附剂的方法，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的合成纳米球状氧化钙二氧化碳吸附剂的方法，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的合成纳米球状氧化钙二氧化碳吸附剂的方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗聪，罗童，张立麒，李小姗，邬凡，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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