[发明专利]一种二氧化碳吸附剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种二氧化碳吸附剂及其制备方法和应用，属于二氧化碳吸附剂技术领域。吸附剂由有机胺、离子液体与生物质炭复合而成；其中生物质炭占40~60%，有机胺占30~50%，离子液体占5~10%。其制备方法为：将生物质炭与有机胺、离子液体的混合水溶液在室温下搅拌浸渍5~8小时，然后在超声振荡器中超声处理2~3小时，将所得混合物在‑196℃的液氮中冷冻20~30分钟，然后将混合物置于‑65℃的冷冻干燥器中冷冻干燥24~48小时，即制得二氧化碳捕集吸附剂。该发明中有机胺和离子液体较好的分散性和稳定性使得吸附剂具有吸附能力强、循环稳定性高和成本低的特点，能够高效的对二氧化碳进行捕集。

技术领域

本发明涉及一种高效稳定的二氧化碳吸附剂的制备方法，属于二氧化碳吸附剂制备技术领域。

背景技术

随着经济社会的发展，大气中人为的二氧化碳排放量不断增加。二氧化碳在大气中的积累会导致许多气候和环境灾难。例如，全球变暖、海平面上升和陆地荒漠化等。同时，二氧化碳作为潜在的碳资源，在化学和农业领域具有广泛的应用。 因此，二氧化碳的捕获和分离是减轻当前温室气体排放和回收这种潜在碳资源的最佳选择。 特别是从大型烟气源（如燃煤发电厂和水泥厂）中捕集和分离二氧化碳对减少二氧化碳排放至关重要。 在现有的二氧化碳捕集方法中，固态胺吸附法因具有较高的选择性和较低的再生能耗而具有广泛的应用前景。

固态胺吸附剂的制备是固态胺吸附法的关键。现有技术中一般是通过物理浸渍法把有机胺分散到载体孔道内，制备出具有较高吸附量的吸附剂。这种吸附剂几乎没有腐蚀，而且具有较高的胺含量。但是该类吸附剂在多次吸脱附循环后，胺活性组分流失严重，造成吸附剂稳定性较差。并且，在固态胺吸附剂的制备过程中，一般都采用加热干燥法制备吸附剂，这种方法既耗能，在加热过程中又易造成胺损失和孔结构塌陷。如中国专利CN201110147916.6公布了一种介孔硅/有机质复合型二氧化碳吸附剂，用浸渍法将有机胺负载在硅基材料表面，存在稳定性差的缺点。并且，因为CO₂在进入吸附剂深层孔道时具有很大的扩散阻力，造成了在CO₂捕集过程中有机胺的利用率较低。因此，人们通过优化载体的多孔结构或引入非反应性的添加剂，使吸附剂具有良好的扩散性，进而解决吸附剂扩散速率慢和胺利用率低的问题，

与优化载体的多孔结构相比，在吸附剂中引入非反应性的添加剂这种方法从实际应用的角度来看更容易实现。由于添加剂会在吸附剂中产生额外的二氧化碳扩散途径，同时使吸附剂内暴露出更多的吸附位点，所以吸附剂的胺效率被显著提高。但是，由于添加剂的非反应性，使得吸附剂吸附量的提高有限，并且如果使用的添加剂的量较高，会使得总的二氧化碳吸附量降低。同时，被添加剂改性后的吸附剂仍存在稳定性差的问题。