CN103301805A - 一种二氧化碳吸附剂及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种二氧化碳吸附剂及其制造方法，所述二氧化碳吸附剂，包括含两种或三种碱性阳离子混合的分子筛，阳离子包括钠离子、钾离子以及钙离子。通过控制阳离子种类以及含量的方法所制备的吸附剂具有吸附量高、二氧化碳选择性高的特点，可以将烟道气中低浓度的二氧化碳富集到较高浓度，满足工业上对烟道气中二氧化碳废气处理要求，减少二氧化碳排放同时实现二氧化碳资源化利用。
Description
技术领域
本发明涉及吸附剂领域，具体涉及一种二氧化碳吸附剂及其制造方法。
背景技术
随着经济的发展、人口的剧增，世界气候面临越来越严重的问题。全球气候变暖的主要原因是人类活动造成的二氧化碳等温室气体的排放，目前全球排放的温室气体的量已经超过300亿吨，中国排放的温室气体占世界总量的22.3％，超过美国成为全球第一。预计到2020年为止，世界能源的消耗量将增长70％以上，这将使二氧化碳的排放量增长50％以上。除非人类可以找到有效的减排和隔离二氧化碳的方法，否则化石燃料的继续使用势必会带来对地球环境的不可逆转的影响，减少二氧化碳的排放已经成为影响人类生产生活，乃至生存的关键课题。
二氧化碳的捕集分离方法主要有溶剂吸收法、变压/变温吸附法、膜分离技术等。其中，变压吸附技术(PSA)具有设备较简单、投资少、能耗低、环境友好、效率高、易于操作等特点被称为为最具商业化前途的捕集技术。
当前吸附法的主要缺点是：一是由于吸附剂的吸附容量的限制，对于大多数发电厂所排放的低浓度二氧化碳烟道气吸附量非常低，使得吸附剂的循环处理费用较高；二是现有工业上使用的吸附剂对二氧化碳的选择性不够，从而必须增加循环吸附塔数量及循环次数使得费用增加。因此研发具有高吸附量，高选择性的二氧化碳吸附剂具有重要意义。
发明内容
本发明为了克服现有吸附剂对烟道气中二氧化碳吸附选择性低的特点，提供一种高选择性的二氧化碳吸附剂及其制备方法。
本发明提供的一种二氧化碳吸附剂，包括含有碱性阳离子，以及两种或三种碱性阳离子混合的分子筛。
作为本发明更优选实施方式，所述的分子筛包括A型分子筛、X型分子筛、Y型分子筛、ZSM-5分子筛或Beta分子筛。
作为本发明优选实施方式，所述的分子筛中的阳离子，为钠离子、钾离子和钙离子中两种或三种组合，即包括钠离子与钾离子组合，钠离子与钙离子组合，钙离子与钾离子组合，钠离子，钙离子以及钾离子三种组合，其中，钠离子与钾离子组合为最优组合。
作为本发明更优选实施方式，二氧化碳吸附剂所述的阳离子为钠离子和钾离子组合。
作为本发明更优选实施方式，钾离子含量为5％-50％；作为本发明更有选实施方式，钾离子含量为10％-30％。
本发明还提供一种二氧化碳吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1)将含有钠离子、钾离子或钙离子中两种或三种的盐类溶解于水中，混合均匀；
步骤2)将分子筛加入上述溶液中搅拌均匀；
步骤3)将经步骤2)反应后的分子筛洗涤；
步骤4)将洗涤后的分子筛放入烘箱烘干，得到产品。
作为本发明优选实施方式，所述步骤(1)中含钠离子的盐类包括：氯化钠、硝酸钠、硫酸钠、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、醋酸钠或磷酸钠；含钾离子的盐类包括：氯化钾、硝酸钾、硫酸钾、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾、醋酸钾或磷酸钾，含钙离子的盐类包括氯化钙或硝酸钙。
与现有技术相比，本发明的技术方案的优点为：
本发明提供的二氧化碳吸附剂，采用混合离子的方法，控制阳离子含量的方法，既保持了吸附剂的高吸附量，又可以调控吸附剂孔径大小，克服了原有吸附选择性低的缺点，满足工业上对二氧化碳废气的处理要求，能有效回收高纯度的二氧化碳产品。
本发明的二氧化碳吸附剂的制造方法工艺简单易行，适合工业大规模生产。
具体实施方式
为使本发明更加容易理解，下面将进一步阐述本发明的具体实施例。这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何限制。
实施例1：钠离子与钾离子混合A型分子筛的制备
将0.1g氯化钾溶解到100ml水中搅拌均匀，加入1g 4A分子筛，搅拌0.5h后过滤，将所得固体在80℃烘箱内烘干，得到含钾离子与钠离子混合阳离子的NaKA二氧化碳吸附剂。常温常压下，二氧化碳吸附量为4.5mol/kg，二氧化碳/氮气选择性为170。
实施例2：钠离子与钙离子混合A型分子筛的制备
将0.23g氯化钙溶解到100ml水中搅拌均匀，加入1g 4A分子筛，搅拌1h后过滤，将所得固体在80℃烘箱内烘干，得到含钾离子与钠离子混合阳离子的NaCaA二氧化碳吸附剂。常温常压下，二氧化碳吸附量为4.8mol/kg，二氧化碳/氮气选择性为20。
实施例3：钾离子与钙离子混合A型分子筛的制备
将0.1g氯化钾溶解到100ml水中搅拌均匀，加入1g 5A分子筛，搅拌2h后过滤，将所得固体在80℃烘箱内烘干，得到含钾离子与钠离子混合阳离子的KCaA二氧化碳吸附剂。常温常压下，二氧化碳吸附量为4.9mol/kg，二氧化碳/氮气选择性为150。
实施例4：钾离子与钠离子混合X型分子筛的制备
将0.1g氯化钾溶解到100ml水中搅拌均匀，加入1g NaY分子筛，搅拌2h后过滤，将所得固体在80℃烘箱内烘干，得到含钾离子与钠离子混合阳离子的KNaY二氧化碳吸附剂。常温常压下，二氧化碳吸附量为5.9mol/kg，二氧化碳/氮气选择性为22。
实施例5：钠离子与钙离子混合Y型分子筛的制备将0.3g氯化钙溶解到100ml水中搅拌均匀，加入1g NaY分子筛，搅拌2h后过滤，将所得固体在80℃烘箱内烘干，得到含钾离子与钠离子混合阳离子的NaCaY二氧化碳吸附剂。常温常压下，二氧化碳吸附量为6.5mol/kg，二氧化碳/氮气选择性为18。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种二氧化碳吸附剂，其特征在于，包括含有碱性阳离子，以及两种或三种碱性阳离子混合的分子筛。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳吸附剂，其特征在于，所述分子筛包括A型分子筛、X型分子筛、Y型分子筛、ZSM-5分子筛或Beta分子筛。
3.根据权利要求1所述的二氧化碳吸附剂，其特征在于，所述分子筛中的碱性阳离子为钠离子、钾离子和钙离子中两种或三种组合。
4.根据权利要求3所述的二氧化碳吸附剂，其特征在于，所述分子筛中的碱性阳离子为钠离子与钾离子的组合。
5.根据权利要求4所述的二氧化碳吸附剂，其特征在于，所述分子筛中的钾离子含量为5％-50％。
6.根据权利要求5所述的二氧化碳吸附剂，其特征在于，钾离子的含量为10％-30％。
7.一种制备如权利要求1所述的二氧化碳吸附剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)将含有钠离子、钾离子或钙离子中两种或三种的盐类溶解于水中，混合均匀；
步骤2)将分子筛加入上述溶液中搅拌均匀；
步骤3)将经步骤2)反应后的分子筛洗涤；
步骤4)将洗涤后的分子筛放入烘箱烘干，得到产品。
8.根据权利要求3或7所述的二氧化碳吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中含钠离子的盐类包括：氯化钠、硝酸钠、硫酸钠、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、醋酸钠或磷酸钠；含钾离子的盐类包括：氯化钾、硝酸钾、硫酸钾、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸氢钾、醋酸钾或磷酸钾，含钙离子的盐类包括氯化钙或硝酸钙。
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