CN103611493A - 一种高温二氧化碳吸附剂及其制备方法 - Google Patents

一种高温二氧化碳吸附剂及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103611493A
CN103611493A CN201310538269.0A CN201310538269A CN103611493A CN 103611493 A CN103611493 A CN 103611493A CN 201310538269 A CN201310538269 A CN 201310538269A CN 103611493 A CN103611493 A CN 103611493A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon dioxide
high temperature
dioxide adsorbent
preparation
temperature carbon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201310538269.0A
Other languages
English (en)
Inventor
陈思达
徐征
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Jiaotong University
Original Assignee
Beijing Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Jiaotong University filed Critical Beijing Jiaotong University
Priority to CN201310538269.0A priority Critical patent/CN103611493A/zh
Publication of CN103611493A publication Critical patent/CN103611493A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Landscapes

  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

本发明公开了属于温室效应中减排技术领域的一种高温二氧化碳吸附剂及其制备方法。本发明以SiO2和Li2CO3为原料，同时以碳酸钠和碳酸钾为掺杂物，通过混料、高温烧结即可得到Na、K元素共掺杂的硅酸锂陶瓷材料。本发明所制备的硅酸锂材料吸收二氧化碳的性能稳定，重复率使用较高，易于工业化生产。

Description

一种高温二氧化碳吸附剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及温室效应中减排领域，具体涉及一种高温二氧化碳吸附剂，即Na、K共掺杂硅酸锂陶瓷材料的制备方法，该吸附剂可针对使用化石燃料的工业企业等尾气烟道的排放过程中对二氧化碳进行直接处理。
背景技术
目前，煤、石油等化石燃料仍然是重工业企业中的主要能源材料，由于燃烧化石燃料势必释放出大量的高温二氧化碳，导致大气中的二氧化碳含量增加，温室效应加剧。常温下吸收二氧化碳的材料很多，而且吸收率也很大，有的甚至达到理论吸收值的80%，但有一个前提，二氧化碳必须是常温，对于许多企业来说，对高温二氧化碳进行降温势必增加成本，降低企业利润，减少资本循环周期，因此，制备能在高温下直接吸收二氧化碳的材料，成为节能减排，降低温室效应的重要途径之一。而硅酸锂可以在400℃～750℃之间直接吸收二氧化碳，因此有望成为高温二氧化碳气体的重要吸收材料。
日本，在1997年就进行了硅酸锂陶瓷材料吸收二氧化碳的研究，但其当时研究的吸收率较低，不足10%，且反应时间长，能耗大（Nakagawa R,Ohashi T.A novel method of CO2capture from high temperature gases[J].Electrochem Soc,1998,145:1344-1346）。国内，王银杰等也对硅酸锂吸收二氧化碳做了一定的研究，但吸收率、稳定性、重复性都不是很高（王银杰，其鲁，汪卫军.高温下硅酸锂吸收CO2的研究[J].无机化学学报，2006,22（2）:268-272）。本发明的共掺杂制备硅酸锂陶瓷材料在一定的基础上对上述方法进行了改善。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备操作简单的吸收率高、重复性好、循环次数多的高温二氧化碳吸附剂及其制备方法。
本发明的具体技术方案为：
一种高温二氧化碳吸附剂，该吸附剂为Na、K元素共掺杂的硅酸锂陶瓷材料，其中Si、Li、Na、K元素的摩尔比为：1:2:0.01-0.1:0.01-0.1。该高温二氧化碳吸附剂在热重分析仪中进行性能测试，其二氧化碳吸附率为15wt%～45wt%；并且该高温二氧化碳吸附剂使用重复率不低于10次。
上述高温二氧化吸附剂中Na、K元素的摩尔比为1:1。
一种上述高温二氧化碳吸附剂的制备方法，将SiO2和Li2CO3作为反应原料，同时以碳酸钠和碳酸钾为共掺杂源，将它们进行混合后，在球磨机中进行球磨，而后在高温炉中进行烧结，烧结后的Na、K元素共掺杂的硅酸锂陶瓷材料在球磨机中进行球磨，得到高温二氧化碳吸附剂。
反应原料中的SiO2颗粒比较大，球磨可以增加反应物的比表面积，这样利用反应的充分进行；同时由于烧结所得的硅酸锂陶瓷材料为块状或者大颗粒状，必须利用球磨来达到增加表面积的效果，以提高其吸附率。
其中，SiO2、Li2CO3与碳酸钠和碳酸钾的总和的摩尔比为1:2:0.01-0.1。
进一步优选的高温二氧化碳吸附剂的制备方法，其中SiO2、Li2CO3与碳酸钠和碳酸钾的总和的摩尔比为1:2:0.01-0.05。
上述共掺杂源中碳酸钠和碳酸钾的摩尔比为1:1。
上述烧结的温度为750℃～850℃，烧结时间为2h～6h。
本发明的有益效果为：本发明首次采用Na、K共掺杂，其中Na、K掺杂量为1:1，经过一定温度的烧结实现了共掺杂硅酸锂陶瓷材料的制备。材料的烧结温度较低，减少了能耗，同时，制备工艺简单，样品性能稳定，重复性较好，循环性较好。材料具有较好的二氧化碳吸附性，其最佳的吸附率达到了45wt%，且循环次数达到了10次，其衰减在3%以内。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细的说明，但并不因此而限制本发明的内容。
下述实施例中所采用的材料均可以通过商业途径获得，其中所述的实验方法若无特殊说明，均为常规方法。
实施例1
将SiO2：Li2CO3：（碳酸钠+碳酸钾）按照摩尔比为1:2:0.01进行配料混合，取200g放入烧杯内，而后加入乙醇均匀搅拌，再倒入球磨机内，再次进行均匀化和细化。于750℃下烧结2h，经再次研磨细化得到较细的Na、K元素共掺杂硅酸锂陶瓷材料，将所得的共掺杂硅酸锂材料在热重分析仪中进行二氧化碳吸收率测试，测试时从室温开始升温至700℃，速率为5℃/min，其中在700℃时保持20分钟以利用反应的充分进行，在其达到吸附-释放平衡时的吸收率为25wt%，然后进行继续升温此时会释放出二氧化碳，当温度达到900℃时，会全部释放出二氧化碳，如此反复以测试去循环次数，经过测试其循环次数在10次时，衰减了3%。
实施例2
制备方法如实施例1，只是烧结时间为6h，其他同1，其达到吸收-释放平衡时的吸收率为28wt%，同时其循环次数在10次时，衰减了3.4%。
实施例3
将SiO2：Li2CO3：（碳酸钠+碳酸钾）按照摩尔比为1:2:0.02进行配料混合，取200g放入烧杯内，而后加入乙醇均匀搅拌，再倒入球磨机内，再次进行均匀化和细化。于800℃下烧结6h，经再次研磨细化得到较细的Na、K元素共掺杂硅酸锂陶瓷材料，将所得的共掺杂硅酸锂材料进行二氧化碳吸收率测试，其达到吸附-释放平衡时的吸收率为45wt%，同时其循环次数在15次时，衰减了3%。
实施例4
将SiO2：Li2CO3：（碳酸钠+碳酸钾）按照摩尔比为1:2:0.03进行配料混合，取200g放入烧杯内，而后加入乙醇均匀搅拌，再倒入球磨机内，再次进行均匀化和细化。于850℃下烧结6h，经再次研磨细化得到较细的Na、K元素共掺杂硅酸锂陶瓷材料，将所得的共掺杂硅酸锂材料进行二氧化碳吸收率测试，其达到吸附-释放平衡时的吸收率为38wt%，同时其循环次数在12次时，衰减了3.3%。
实施例5
将SiO2：Li2CO3：（碳酸钠+碳酸钾）按照摩尔比为1:2:0.05进行配料混合，取200g放入烧杯内，而后加入乙醇均匀搅拌，再倒入球磨机内，再次进行均匀化和细化。于750℃下烧结6h，经再次研磨细化得到较细的Na、K元素共掺杂硅酸锂陶瓷材料，将所得的共掺杂硅酸锂材料进行二氧化碳吸收率测试，其达到吸附-释放平衡时的吸收率为15wt%，同时其循环次数在10次时，衰减了4.5%。
实施例6
将SiO2：Li2CO3：（碳酸钠+碳酸钾）按照摩尔比为1:2:0.1进行配料混合，取200g放入烧杯内，而后加入乙醇均匀搅拌，再倒入球磨机内，再次进行均匀化和细化。于800℃下烧结6h，经再次研磨细化得到较细的Na、K元素共掺杂硅酸锂陶瓷材料，将所得的共掺杂硅酸锂材料进行吸收率测试，其达到吸附-释放平衡时的吸收率为15.28wt%，同时其循环次数在10次时，衰减了5.1%。

Claims (7)

1.一种高温二氧化碳吸附剂，其特征在于，该吸附剂为Na、K元素共掺杂的硅酸锂陶瓷材料，其中Si、Li、Na、K元素的摩尔比为1:2:0.01-0.1:0.01-0.1。
2.根据权利要求1所述的高温二氧化碳吸附剂，其特征在于，所述高温二氧化碳吸附剂中Na、K元素的摩尔比为1:1。
3.权利要求1或2所述高温二氧化碳吸附剂的制备方法，其特征在于，将SiO2和Li2CO3作为反应原料，同时以碳酸钠和碳酸钾为共掺杂源，将它们进行混合后，在球磨机中进行球磨，而后在高温炉中进行烧结，烧结后的Na、K元素共掺杂的硅酸锂陶瓷材料在球磨机中进行球磨，得到高温二氧化碳吸附剂。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，SiO2、Li2CO3与碳酸钠和碳酸钾的总和的摩尔比为1:2:0.01-0.1。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，SiO2、Li2CO3与碳酸钠和碳酸钾的总和的摩尔比为1:2:0.01-0.05。
6.根据权利要求3所述的高温二氧化碳吸附剂，其特征在于，所述共掺杂源中碳酸钠和碳酸钾的摩尔比为1:1。
7.根据权利要求3所述的高温二氧化碳吸附剂，其特征在于，所述烧结的温度为750℃～850℃，烧结时间为2h～6h。
CN201310538269.0A 2013-11-04 2013-11-04 一种高温二氧化碳吸附剂及其制备方法 Pending CN103611493A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310538269.0A CN103611493A (zh) 2013-11-04 2013-11-04 一种高温二氧化碳吸附剂及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310538269.0A CN103611493A (zh) 2013-11-04 2013-11-04 一种高温二氧化碳吸附剂及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103611493A true CN103611493A (zh) 2014-03-05

Family

ID=50162225

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310538269.0A Pending CN103611493A (zh) 2013-11-04 2013-11-04 一种高温二氧化碳吸附剂及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103611493A (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104894648A (zh) * 2015-05-19 2015-09-09 西安交通大学 一种棒状二硅酸锂晶体的制备方法
WO2016208718A1 (ja) * 2015-06-26 2016-12-29 シャープ株式会社 二酸化炭素吸収材、ペレットおよびフィルター
CN107115845A (zh) * 2017-06-21 2017-09-01 北京金隅琉水环保科技有限公司 二氧化碳吸附剂、二氧化碳吸附塔及二氧化碳回收系统
WO2017215011A1 (zh) * 2016-06-16 2017-12-21 深圳市东丽华科技有限公司 离子筛材料及其制备和使用方法
CN108217668A (zh) * 2018-01-10 2018-06-29 清华大学 一种吸收co2的正硅酸锂材料及其制备方法
CN108654555A (zh) * 2017-03-28 2018-10-16 天津工业大学 一种高温吸收二氧化碳的正硅酸锂材料的制备方法
CN109926017A (zh) * 2019-04-26 2019-06-25 重庆大学 一种高性能球状Li4SiO4基CO2吸附颗粒及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1190219A (ja) * 1997-09-16 1999-04-06 Toshiba Corp 炭酸ガス吸収材
JP2003275581A (ja) * 2002-03-22 2003-09-30 Toshiba Corp 炭酸ガス吸収材の製造方法
CN102731076A (zh) * 2012-07-07 2012-10-17 蚌埠玻璃工业设计研究院 一种吸收高温二氧化碳的硅酸锂陶瓷材料及其制备方法
CN102908981A (zh) * 2012-09-12 2013-02-06 华中科技大学 锂基二氧化碳吸附剂的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1190219A (ja) * 1997-09-16 1999-04-06 Toshiba Corp 炭酸ガス吸収材
JP2003275581A (ja) * 2002-03-22 2003-09-30 Toshiba Corp 炭酸ガス吸収材の製造方法
CN102731076A (zh) * 2012-07-07 2012-10-17 蚌埠玻璃工业设计研究院 一种吸收高温二氧化碳的硅酸锂陶瓷材料及其制备方法
CN102908981A (zh) * 2012-09-12 2013-02-06 华中科技大学 锂基二氧化碳吸附剂的制备方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
VICTORIA L.MEJIA-TREJO ET AL.: "Textural,Structural,and CO2 Chemisorption Effects Produced on the Lithium Orthosilicate by Its Doping with Sodium (Li4-xNaxSiO4)", 《CHEM.MATER.》 *
王芸等: "不同K掺杂量硅酸锂陶瓷材料吸收高温CO2的进一步研究", 《中国陶瓷》 *
王芸等: "不同烧结温度下 K 掺杂硅酸锂陶瓷材料对CO2吸收性能的研究", 《中国陶瓷》 *
王银杰等: "Na 掺杂对硅酸锂吸收CO2性能的影响", 《物理化学学报》 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104894648A (zh) * 2015-05-19 2015-09-09 西安交通大学 一种棒状二硅酸锂晶体的制备方法
CN104894648B (zh) * 2015-05-19 2017-09-12 西安交通大学 一种棒状二硅酸锂晶体的制备方法
WO2016208718A1 (ja) * 2015-06-26 2016-12-29 シャープ株式会社 二酸化炭素吸収材、ペレットおよびフィルター
JPWO2016208718A1 (ja) * 2015-06-26 2018-03-08 シャープ株式会社 二酸化炭素吸収材、ペレットおよびフィルター
WO2017215011A1 (zh) * 2016-06-16 2017-12-21 深圳市东丽华科技有限公司 离子筛材料及其制备和使用方法
CN108654555A (zh) * 2017-03-28 2018-10-16 天津工业大学 一种高温吸收二氧化碳的正硅酸锂材料的制备方法
CN107115845A (zh) * 2017-06-21 2017-09-01 北京金隅琉水环保科技有限公司 二氧化碳吸附剂、二氧化碳吸附塔及二氧化碳回收系统
CN107115845B (zh) * 2017-06-21 2020-04-10 北京金隅琉水环保科技有限公司 二氧化碳吸附剂、二氧化碳吸附塔及二氧化碳回收系统
CN108217668A (zh) * 2018-01-10 2018-06-29 清华大学 一种吸收co2的正硅酸锂材料及其制备方法
CN109926017A (zh) * 2019-04-26 2019-06-25 重庆大学 一种高性能球状Li4SiO4基CO2吸附颗粒及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103611493A (zh) 一种高温二氧化碳吸附剂及其制备方法
CN102618349B (zh) 一种甲烷化学链燃烧的氧载体及其制备方法
CN105664841B (zh) 高温CO2吸附材料Li4SiO4的水合‑煅烧改性方法
WO2015106720A1 (zh) 以生物质电厂灰为原料制备超级活性炭的方法
González et al. Additive effects of steam addition and HBr doping for CaO-based sorbents for CO2 capture
Shan et al. Preparation and kinetic analysis of Li 4 SiO 4 sorbents with different silicon sources for high temperature CO 2 capture
CN104492372B (zh) 一种用于吸附废水中重金属材料的制备方法及其应用
CN104402017B (zh) 一种粉煤灰合成沸石的方法
CN101214967B (zh) 一种用于高温吸收二氧化碳的硅酸锂材料的制备方法
CN103611490B (zh) 一种二氧化碳吸附剂及制备方法
CN108499515B (zh) 一种掺杂型co2钙基吸附剂的制备方法
CN105396551A (zh) 水稻根制备含铁生物炭及其在吸附固化重金属离子中的应用
CN106362677B (zh) 一种制备掺杂型二氧化碳吸附剂陶瓷的方法
Subha et al. Wet chemically derived Li4SiO4 nanowires as efficient CO2 sorbents at intermediate temperatures
CN103691398A (zh) 一种二氧化碳吸附剂及其制备方法
CN103785353A (zh) 一种煤矸石制备活性炭-沸石复合材料的方法
CN102908981A (zh) 锂基二氧化碳吸附剂的制备方法
CN102600818B (zh) 以硅藻土为载体的氧化钙基吸收材料的制备方法及用途
CN102674382A (zh) 一种正硅酸锂材料的合成方法
CN104711042A (zh) 一种高炉炉顶煤气用脱氯剂
CN101214977B (zh) 一种用于高温吸收二氧化碳的锆酸锂材料的制备方法
CN102731076A (zh) 一种吸收高温二氧化碳的硅酸锂陶瓷材料及其制备方法
CN103570343A (zh) 一种Na掺杂硅酸锂陶瓷材料的制备方法
CN105314645A (zh) 一种粉煤灰制备菱沸石的方法
CN104307463B (zh) 一种化学改性钙基co2吸附剂及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20140305