[发明专利]一种球状固态胺CO2

说明书

本发明公开了一种球状固态胺COsubgt;2/subgt;吸附材料及其制备方法，属于吸附材料技术领域；本发明的一种球状固态胺COsubgt;2/subgt;吸附材料是以聚乙烯亚胺为基体，再与交联剂交联固化而成，所述基体包括经Michael加成引入的温敏性基团；所述球状固态胺COsubgt;2/subgt;吸附材料的粒径D50为2μm‑5μm，质量溶胀率在110‑270％之间。本发明提供的球状固态胺COsubgt;2/subgt;吸附材料有较高溶胀率，能够在有水的存在下减少COsubgt;2/subgt;的传质阻力，进而提高湿态COsubgt;2/subgt;吸附能力，且能够在较低温度下快速脱附，降低了吸附材料的再生能耗；另外，本发明提供的吸附材料的制备方法是通过乳液法制备，制备方法简单、操作便捷，能够用于工业生产。

技术领域

本发明属于吸附材料技术领域，尤其涉及一种球状固态胺CO₂吸附材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着温室效应愈演愈烈，采取行之有效的方法缓解气候问题迫在眉睫；目前工业废气和尾气排放仍然是温室气体的主要来源，因此温室气体吸附材料的应用将会成为一种解决这一问题的行之有效的方法；要制备一种具有应用价值的气体吸附材料，材料应具备高有效吸附量和较低的成本。有效的吸附量和吸附位点数量，选择性和吸附动力学有关。成本则和原料价格，制备流程的复杂程度和材料再生性能有关。

为了提高吸附量，人们尝试在多孔基体上负载胺；DOI为10.1016/j.micromeso.2012.09.023的文献中提出分子篮的概念，在介孔基体SBA-15上负载聚乙烯亚胺(PEI)，制备的材料可选择性的吸附CO₂，且物理吸附作用和化学吸附作用同时存在，该材料在75℃，0.15bar的条件下，当氨基负载量为60％时，其最高吸附量为3.50mmol/g，然而氨基负载量并非越多越好；DOI为10.1016/j.jcis.2017.07.049的文献中用悬浮聚合法将二乙烯基苯和乙二醇丙烯酸二甲酯共聚制备了一系列孔径可调的介孔小球，并用物理浸渍法负载不同质量的PEI，在25℃，0.1bar下，当PEI负载量为30％时，其最大吸附量为3.28mmol/g，而相同条件下当期负载量为50％时，其吸附量降至1.93mmol/g，这是由于过量的PEI会堵塞孔，阻碍CO₂的传质，这在吸附动力学上是不利的。

为了降低成本，材料的再生性能也是一个重要的考量标准；通常以化学吸附为主的固态胺吸附材料可以在90℃左右完全脱附；DOI为10.1021/acs.langmuir.8b02493的文献中在戊二醛交联的端氨基超支化材料上通过修饰环氧丙醇来引入羟基，当羟基质量摩尔浓度达到0.16时，该材料吸附量从5.26mmol/g降低至4.05mmol/g，但可在85℃完全再生22次以上；DOI为10.1016/j.reactfunctpolym.2016.04.005的文献中在粘胶纤维上用共聚接枝的方法同时引入温敏功能基N-异丙基丙烯酰胺和丙烯酰胺，并在丙烯酰胺上接枝三乙烯四胺。该材料的吸附量从3.06mmol/g降至1.85mmol/g，再生温度降低至80℃。

现有固态胺碳捕集材料以负载型为主，且通常需要在90℃下完全脱附。一方面负载型材料在吸附过程中对CO₂的传质有较高要求，过量的胺负载容易堵塞孔道，对吸附不利，且基体并非吸附活性物质，也会降低材料的吸附量；另一方面90℃的脱附温度在实际生产条件下容易加剧胺的氧化，且能耗较高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种具有优异的吸附效果且能够有效降低脱附能耗的球状固态胺CO₂吸附材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种球状固态胺CO₂吸附材料，所述球状固态胺CO₂吸附材料是以聚乙烯亚胺为基体，再与交联剂交联固化而成，所述基体包括经Michael加成引入的温敏性基团；所述球状固态胺CO₂吸附材料的粒径D50为为2μm-5μm，溶胀率为110-270％。