[发明专利]一种高性能球状Li4SiO4基CO2吸附颗粒及其制备方法

说明书

本发明提供一种高性能球状Li₄SiO₄基CO₂吸附颗粒，并提供吸附颗粒的制备方法。直径0.2‑1.5mm的球状CO₂吸附颗粒由一定比例的Li₂CO₃、气相SiO₂和无水K₂CO₃基于空气煅烧法合成富含Li₄SiO₄的粉体材料，进一步掺入高分子造孔剂并挤压—滚圆、烧制而成。本工艺制备的球状Li₄SiO₄基CO₂吸附颗粒具有粒径均匀、CO₂吸附容量高、循环吸/脱附性能稳定、抗压、耐磨损等优点，且原料成本低廉、制备工艺简单可靠，易于大规模工业化生产。本工艺制备的高性能球状Li₄SiO₄基CO₂吸附颗粒适用于CO₂捕集、甲烷/水蒸气吸附强化重整及生物质/水蒸气气化制氢等相关领域。

技术领域

本发明属于CO₂吸附、甲烷/水蒸气吸附强化重整及生物质/水蒸气气化制氢领域，具体涉及一种球形Li₄SiO₄基CO₂吸附颗粒及其制备方法。

背景技术

随着经济的不断发展，能源消费快速增长，化石燃料的使用提供了世界85％以上的能源需求。化石能源燃烧产生了大量二氧化碳(CO₂)。2018年6月，大气中的二氧化碳平均浓度已达410.79ppm，比1958年增加了30％以上，并正以更快的速度升高。因此，研究新型高效稳定的CO₂吸附材料对于全球CO₂减排具有重要意义。

同时，氢气(H₂)作为一种高效清洁的理想能源，而甲烷/水蒸气吸附强化重整产氢(SE-SMR)及生物质/水蒸气气化制氢过程中CO₂的直接分离可以极大的促进产氢反应的正向进行。而这一过程的关键在于高容量、耐磨损且循环稳定的CO₂吸附材料。Li₄SiO₄是一种能够在高温条件下吸附CO₂的材料，具有良好的工业应用前景。对于Li₄SiO₄的研究，文献中报道了诸如固相法、溶胶-凝胶法(专利CN102241516-A；CN102241516-B)、水合-煅烧法(Yin,Z.,EnhancedCO₂ChemisorptionPropertiesofLi₄SO₄,UsingaWater Hydration–CalcinationTechnique.Industrial&EngineeringChemistryResearch2016,55,(4),1142-1146.)等合成方法对粉体Li₄SiO₄吸附性能的影响特性。Wang等进一步采用Na、K、 Mg、Cr、Ce等金属元素对合成的Li₄SiO₄进行掺杂，获得了改性的Li₄SiO₄粉体材料(Wang,K.Developmentofmetallicelement-stabilizedLi₄SiO₄sorbentsforcyclicCO₂capture.InternationalJournalofHydrogenEnergy2017,42,(7),4224-4232.)。