[发明专利]一种CO2 吸收剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种CO₂吸收剂及其制备方法。

背景技术

由于CO₂气体的温室效应，CO₂的捕捉技术越来越受到重视，常见的CO₂吸收剂有机胺溶液、金属氧化物以及负载有机胺的介孔材料等。有机胺溶液具有CO₂吸收性能高的优点，然后其缺点为有机胺溶液具有腐蚀性，容易腐蚀用于捕捉CO₂的容器；固体金属氧化物的缺点为捕捉性能较低，这是由于常温下CO₂只吸附或只与金属氧化物的表面发生反应。因此设计开发一种低腐蚀但具有高CO₂捕捉性能的吸收剂具有重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服有机胺溶液具有腐蚀性，而金属氧化物CO₂捕捉性能低的不足，提供一种结合有机胺溶液和金属氧化物各自优点的CO₂吸收剂及其制备方法。

为解决该技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种CO₂吸收剂，其特征在于：该吸收剂由有机胺和碱性金属氧化物组成，有机胺与碱性金属氧化物的质量比为0.01～100：1。

较佳的是有机胺与金属氧化物的质量比为1：1。

所述有机胺浓度为0.0125%～1.25%。

该吸收剂的制备方法为：将一定量的有机胺溶解于水中，然后加入一定量的碱性金属氧化物，采用超声或搅拌将金属氧化物尽可能悬浮分散在水中，制得有机胺-金属氧化物吸收剂。

所述的有机胺为乙醇胺、二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺（MDEA）、哌嗪、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、聚乙烯亚胺等。

所述的碱性金属氧化物为工业生产或自然界天然存在的氧化镁、氧化钙、氧化钡、氧化铍等。

采用上述技术方案，在有机胺-金属氧化物共存的水体系中，由于有机胺的存在，通CO₂后，CO₂首先与有机胺发生反应，产生铵正离子和碳酸氢根离子；铵正离子然后与金属氧化物发生反应，生成金属离子和有机胺。实验也证明，若没有有机胺的存在，金属氧化物固体或在水中很难与CO₂发生反应。所以整个反应可以表述为金属氧化物与CO₂以及水反应生产金属离子和碳酸氢根离子，有机胺在整个反应中起了“催化剂”的作用，即有机胺为促进剂，由于有机胺的促进作用，碱性金属氧化物与CO₂以1：2的化学计量比发生反应，因此其捕捉CO₂的能力大幅提高。在反应体系中，一般只需要较低浓度的有机胺，在一定程度上可以减少有机胺对反应容器的腐蚀性，同时由于金属氧化物的化学稳定性、低腐蚀性以及经济性，因此本发明在CO₂捕捉方面具有广阔的应用前景。

附图说明

图1.CO₂吸收反应装置示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做出进一步说明，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1：

有机胺-金属氧化物复合吸收剂的制备：将有机胺N-甲基二乙醇胺（MDEA）0.05g溶解于400ml水中，然后加入5g碱性金属氧化物氧化镁，超声10分钟，将氧化镁均匀地悬浮分散在MDEA水溶液中，制得MDEA-MgO复合吸收剂。

在50ml的玻璃反应器中进行上述复合吸收剂的CO₂捕捉能力测试，在玻璃反应器中装入上述复合吸收剂40.5ml，吸收温度控制25℃。反应器中通入CO₂和N₂，CO₂的流量为5ml/min，N₂流量为45ml/min。CO₂和N₂经混合后进入反应器，气体反应产物经吸收剂吸收后用质谱进行分析。吸收剂捕捉CO₂的能力见表1。反应装置流程见附图1。

实施例2：

有机胺-金属氧化物复合吸收剂的制备：将有机胺N-甲基二乙醇胺（MDEA）5g溶解于400ml水中，然后加入5g碱性金属氧化物氧化镁，超声10分钟，将氧化镁均匀地悬浮分散在MDEA水溶液中，制得MDEA-MgO复合吸收剂。