[发明专利]一种多组分协同增强式钙基吸附剂及其制备方法

说明书

本发明属于吸附剂制备领域，并具体公开了一种多组分协同增强式钙基吸附剂及其制备方法。该方法包括制备醇类物质的水溶液，并依次加入碱金属盐、钙基物质和有机物从而获得混合溶液；将混合溶液搅拌至溶胶状态，然后在室温下静置一段时间获得湿明胶，将湿明胶加热干燥获得干凝胶；最后将干凝胶煅烧后研磨，获得多组分协同增强式钙基吸附剂。本发明利用有机物剧烈燃烧产生的火焰刺激钙基物质的表面形成丰富的孔隙结构，并通过碱金属盐改变钙基物质的晶体结构，增加钙基物质的孔隙率，同时利用醇类物质促进水合作用，从而能够有效提高制得钙基吸附剂的吸附效率和循环稳定性。

技术领域

本发明属于吸附剂制备领域，更具体地，涉及一种多组分协同增强式钙基吸附剂及其制备方法。

背景技术

我国是世界上少数以煤炭为主要能源的国家，70％左右的能源要靠煤来供给，燃煤电厂燃烧排放的烟气中存在大量的CO₂及SO₂等，不仅造成了温室效应，还导致酸雨的发生。温室效应引发的全球变暖问题早已成为当今国际社会普遍关注的焦点之一，而全球升温影响着生态系统的稳定性，并且也威胁着人类的健康和发展。

进行CO₂减排可以从CO₂分离、CO₂捕集和CO₂封存三方面入手。目前，根据CO₂的某些性质，已经发明了诸多CO₂的分离方法，例如化学吸收法、物理吸附法、膜分离法、低温分离法等方法。在上述方法中,利用各种物理或化学溶剂的吸收吸附法是较为成熟的方法。CO₂的封存技术主要包括地质封存、海洋封存、矿石封存、工业利用、生物固定以及陆地生态系统储存这几种，这些技术存在着捕集成本高，易发生泄漏等各种问题。CO₂捕集技术有三种，包括燃烧前CO₂捕集技术、燃烧中CO₂捕集技术和燃烧后CO₂捕集技术脱碳。

在现有燃烧后CO₂捕集技术中，CaO基吸附剂由于来源丰富而廉价，理论捕获能力高，反应动力学快，因此引起了全世界的关注。CaO具有良好的CO₂吸附能力，在转化率达到100％即完全碳酸化的理想情况下吸附量可达到78.6％(g-CO₂/g-CaO)。但是CaO与CO₂反应时颗粒外层的CaO会被碳酸化为摩尔体积较大的CaCO₃，会导致产物层微孔的堵塞，从而使CO₂难以扩散到颗粒内部与内部CaO发生进一步反应，导致CaO无法完全转化，也就导致了吸附量的降低。将反应后的吸附剂在800～900℃下锻烧分解，可以得到CO₂和CaO，CO₂作为目标气体收集，吸收剂得以再生和循环使用(此技术就是基于钙基吸收剂的碳酸化/煅烧循环捕集CO₂技术，又名钙循环)。但是高温锻烧吸附剂会造成CaO颗粒之间的烧结，引起吸附剂表面积下降和孔隙率急剧减少，被烧结的吸附剂更难以分解为CaO，且表面状态也发生变化，也会导致吸收剂的转化率下降，影响其CO₂吸附能力。并且由于目前的脱硫技术的脱硫效率达不到百分百，燃煤电厂排放的烟气即使经过脱硫处理，仍会存在少量的二氧化硫，而少量的二氧化硫在钙基吸附剂脱碳过程中会与钙基吸收剂会发生如下反应：

CaO+SO₂+1/2O₂→CaSO₄

CaCO₃+SO₂+1/2O₂→CaSO₄+CO₂

由于所生成的CaSO₄在循环的过程中热稳定性高不易分解，因此SO₂会持续消耗吸收剂中活性CaO的含量，并造成CaO的孔隙阻塞，对CaO循环捕集CO₂造成极其不利影响。

发明内容