[发明专利]一种煤矸石活化制备CO2吸附材料的方法

说明书

本发明公开了一种煤矸石活化制备CO₂吸附材料的方法，其中涉及煤矸石的综合利用和CO₂吸附材料的制备方法。该方法以煤矸石为原料，经过微波热解、碱处理、浸渍处理、超临界处理和嫁接处理得到高效CO₂捕集材料，然后将CO₂捕集材料置于固定床反应器中，用来捕集CO₂。本发明作为CO₂捕集材料具有捕集容量大、吸附速度快、制备成本低廉，并且再生效果好等优点，同时为煤矸石的综合利用提供了一条新途径。

技术领域

本发明涉及一种煤矸石活化制备CO₂吸附材料的方法，其中涉及煤矸石的综合利用和CO₂吸附材料的制备方法。

背景技术

随着人类活动的增加，全球CO₂排放量与日俱增，导致全球气温上升，而气温的上升带来了一系列的环境问题，例如海平面升高、冰川退缩、冻土融化、湖（河）冰迟冻与早融、动植物分布范围向极区和高海拔区延伸、某些动植物数量减少、一些植物开花期提前等。工业化生产作为CO₂排放的主要源头，将工业生产过程中的CO₂进行分离、捕集和集中储存对于缓解CO₂排放带来的环境问题十分有效。因此，全球范围内掀起了针对CO₂捕集和储存技术研发的热潮。

CO₂捕集技术主要分为化学吸收和物理吸附两种方式，其中化学吸收是CO₂通过化学反应生成新的物质，而物理吸附则是通过表面吸附将CO₂进行固定。化学吸收过程中用的吸收剂主要有碳酸钙、胺类化合物、氨水等，例如碳酸钙吸收CO₂后生成碳酸氢钙，碳酸氢钙在高温条件下分解出二氧化碳，可循环利用。而物理吸附主要集中于微孔/介孔无机分子筛、多孔金属有机骨架材料、金属氧化物和碳基吸附材料上，但由于碱性相对较弱，吸附速度及容量较为低下，大大限制了其工业应用。较为热门的改性分子筛材料、多孔金属有机骨架材料等在吸附能力及容量方面有着较大的提升，但是制备工艺相对复杂，成本较高，不利于工业化使用。

中国专利CN101804332B公开了及一种利用煤矸石为原料开发新材料技术，负载聚乙烯亚胺制备二氧化碳捕捉材料的方法。煤矸石破碎，高温焙烧，然后加入酸液，充分搅拌，煤矸石中的三氧化二铝成分与盐酸反应生成物溶液有氯化铝，过滤将二氧化硅与铝离子分开，得到氯化铝的滤液，滤液进一步反应制得聚合氯化铝。过滤得剩余固体物中含有二氧化硅，浓碱液加热制备硅酸盐溶液，然后用含有聚乙烯亚胺及酸液沉淀处理，使聚乙烯亚胺沉积在二氧化硅颗粒上，得到介孔颗粒。并且有高的冷抗压强度。但是该专利在制备过程中使用大量的酸液，如果进行工业化生产，可能造成废酸液处理难等问题。

中国专利CN104907045B公开了一种二氧化碳高效捕集材料的配方及相应的制备工艺。所述材料特征在于以颗粒状、柱状、球状或者蜂窝状高比表面积活性炭为载体；浸渍含一种或几种碱金属/碱土金属盐的活性硅铝胶为活性过渡层，固液分离、干燥焙烧后二次浸渍含氮有机化合物，经过二次干燥后制得。该捕集材料在制备过程中用到颗粒状、柱状、球状或者蜂窝状高比表面积活性炭，所以制备成本较高。

中国专利CN101890340B公开了涉及捕集CO₂用球状中孔炭复合材料及其制备方法和应用，该材料包括以下组分及重量份含量：有机前驱体5-20、表面活性剂0.1-3、催化剂1-2、无机模板剂50、聚乙烯亚胺5-30，将有机前驱体、催化剂与无机模板剂混合预聚合，加入表面活性剂后老化，经干燥、炭化处理、无机模板剂去除及担载聚乙烯亚胺后，得到捕集二氧化碳用球状中孔炭复合材料，将该材料置于固定床吸附塔中，用来捕集二氧化碳。该专利制备过程比较复杂。