[发明专利]高温CO2吸附材料Li4SiO4的水合‑煅烧改性方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种用于吸收高温二氧化碳的硅酸锂材料的改性制备方法，该材料可用于吸收化石燃料电厂、水泥窖等烟道中排放的二氧化碳。

背景技术

随着现代工业的迅猛发展，化石能源消耗量逐年递增，其利用过程中排放的大量CO₂造成了严重的温室效应。化石燃料电厂是CO₂的主要排放来源，且其高温炉中排放的CO₂温度较高，高温烟气循环脱除方法可以避免CO₂分离之前的降温处理，减少CO₂捕集分离过程中的能量损失，实现节能减排的需求。因而合成高温下能够可逆吸收CO₂的优良材料，对减少化石燃料电厂燃烧过程中CO₂气体的排放，具有重要的理论意义和实际应用价值。硅酸锂材料被认为是用于高温吸附CO₂的最好材料之一，它具有较高的吸收容量，在高温下具有良好的可循环性，为减少从高温炉中排放的CO₂提供了新途径。

Li₄SiO₄吸附剂的制备方法主要包括高温固体合成法、溶胶-凝胶法以及沉淀法等。近年来，各国研究者结果表明减小颗粒尺寸、增大颗粒比表面积、提高材料活性，能有效提高Li₄SiO₄材料的吸附性能。尽管溶胶-凝胶法所合成的样品颗粒较细，相较于固相法而言，其制备成本高，合成时间长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温CO₂吸附材料Li₄SiO₄的水合-煅烧改性方法，改性成本低廉且改性后对CO₂的吸附效果好。

本发明的技术方案是：一种高温CO₂吸附材料Li₄SiO₄的水合-煅烧法改性方法，对固相法合成硅酸锂粉末采用水合-煅烧方法进行改性，水合温度为80～100℃，煅烧温度为700℃～900℃，煅烧时间为2h～6h，所述吸附材料平均粒径小于50微米，吸收容量大于25％，经15次循环后吸收容量无明显衰减。

所述的固相法合成硅酸锂粉末的具体方法为：碳酸锂和二氧化硅混合均匀酒精研磨干燥后再高温煅烧得到硅酸锂粉末。

所述的水合-煅烧方法具体为：将固相法合成硅酸锂粉末加入水中，水浴不断搅拌下反应充分后，烘干，再煅烧。

水合过程中，保持水量不变。

所述的Li₄SiO₄高温CO₂吸附剂的水合-煅烧法改性方法得到的Li₄SiO₄高温CO₂吸附剂，对固相法合成硅酸锂采用水合-煅烧方法进行改性，水合温度为80～100℃，煅烧温度为700℃～900℃，煅烧时间为2h～6h，所述吸附剂平均粒径小于50微米，吸收容量大于25％，经15次循环吸附解吸循环后吸收容量无明显衰减。

有益效果：

(1)吸附剂采用水合改性，方法简单，价格低廉。水合过程中需不断搅拌，且避免水分蒸发。

(2)改性后的吸附剂孔隙结构更加丰富，具有较高的二氧化碳吸附速度和较大的吸附量。可以对水泥窑，玻璃厂等尾气烟道中排放的大量高温二氧化碳进行直接吸收。

(3)循环使用性能良好，经15次循环吸附/解吸循环后仍具有较好的吸附性能。

附图说明

图1.实施例1中，改性前后硅酸锂样品吸附CO₂热重曲线。

图2.实施例1中，改性前后硅酸锂样品吸收/解吸循环性能。

图3.实施例1中，改性前后的硅酸锂样品电子显微图。

具体实施方式

实施例1

将摩尔比为2：1的碳酸锂和二氧化硅混合均匀，加入适量酒精研磨混合，然后进行干燥。在800℃下将混合后粉末放入马弗炉中进行煅烧4小时得到硅酸锂粉末。将制得的硅酸锂粉末(1-2g)放入500ml盛满水的烧杯中，而后将烧杯置于80℃的水浴锅中不断搅拌，8h后取出，于105℃下烘干。将烘干后的粉状物再次放入马弗炉中，800℃下煅烧4h，得到硅酸锂粉末。