[发明专利]一种中温二氧化碳吸附剂及其制备和使用方法

说明书

本发明公开了一种中温二氧化碳吸附剂及其制备和使用方法。本发明使用成核晶化隔离法制备得到水滑石，通过离子交换法将有机阴离子插层进入层间，并添加纤维素类改性剂，最后进行煅烧活化得到中温二氧化碳吸附剂。该吸附剂在比表面积、孔体积等方面具有明显提升，同时平均孔径提高，吸附剂表面具有更多吸附活性中心，是一种性能优异的中温二氧化碳吸附剂。本发明提供的中温二氧化碳吸附剂制备方法简单，原料成本低且不含有毒有害物质，对环境无污染。在燃煤烟气和水煤气变换气体等中温气体脱二氧化碳的过程中使用该吸附剂，可免去将气体升温或降温的过程，提高处理效率，减少能量消耗。

技术领域

本发明涉及复合功能材料技术领域，尤其是，提供了一种中温二氧化碳吸附剂及其制备和使用方法。

背景技术

随着世界工业经济的发展，化石能源的广泛使用，导致二氧化碳排放量不断增加，世界气候面临越来越严重的问题。目前工业生产中由于燃烧煤炭进行发电发热，产生大量含二氧化碳的烟气。将工业废气或者是煤炭重整利用过程种产生的二氧化碳进行分离、捕集，对减少碳排放十分重要，捕集得到的二氧化碳可进行埋藏或者进行再利用。

根据吸附剂工作温度可将固体二氧化碳吸附剂分为高温吸附剂、中温吸附剂和低温吸附剂。高温吸附剂如氧化钙等，吸附温度高于600℃；低温吸附剂如活性炭、分子筛等，吸附温度低于200℃。实际应用中工业废气及煤气化气体温度多在中温范围，约200~400℃，将其降温或升温进行吸附都会产生不必要的处理步骤，因此选用合适的中温吸附剂对气体中的二氧化碳进行吸附可提高生产效率，降低能量消耗。

水滑石，又称层状复合金属氢氧化物（Layered Double Hydroxides，简称LDHs），是一种典型的阴离子型二维层状材料，经煅烧后得到复合金属氧化物（mixed metaloxides，简称MMO），该氧化物呈碱性，在中温范围内可吸收混合气体中的二氧化碳。复合金属氧化物性质稳定，作为吸附剂吸附二氧化碳具有吸附选择性高、稳定性强、成本低且储运方便等优点。

发明内容

本发明的目的是提供一种在温度200～400℃下，拥有高吸附能力的中温二氧化碳吸附剂及其制备和使用方法，以解决现有中温二氧化碳吸附剂吸附能力较低的问题。

一种中温二氧化碳吸附剂，其是使用二维层状纳米材料水滑石为前体，通过插层有机阴离子并且添加纤维素类添加剂改性后再煅烧活化的方法，得到所述中温二氧化碳吸附剂。

进一步的，所述中温二氧化碳吸附剂，其特征在于，所述二维层状纳米材料水滑石通过成核晶化隔离法制备。

进一步的，所述中温二氧化碳吸附剂，其特征在于，所述纤维素类添加剂是甲基纤维素、羧甲基纤维素或丙基纤维素中的任意一种。

一种中温二氧化碳吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1、成核晶化隔离法制备可插层水滑石前体；

2、插层阴离子；

3、添加纤维素类添加剂改性并且煅烧。