CN106582491B - 一种掺杂氮化硅的高温co2钙基吸附剂的制备方法 - Google Patents
一种掺杂氮化硅的高温co2钙基吸附剂的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106582491B CN106582491B CN201611144741.2A CN201611144741A CN106582491B CN 106582491 B CN106582491 B CN 106582491B CN 201611144741 A CN201611144741 A CN 201611144741A CN 106582491 B CN106582491 B CN 106582491B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- high temperature
- silicon nitride
- temperature
- base adsorbent
- preparation
- 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.)
- Active
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/0203—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
- B01J20/0259—Compounds of N, P, As, Sb, Bi
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/04—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium
- B01J20/041—Oxides or hydroxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
- B01D2253/10—Inorganic adsorbents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
- B01D2253/10—Inorganic adsorbents
- B01D2253/112—Metals or metal compounds not provided for in B01D2253/104 or B01D2253/106
- B01D2253/1124—Metal oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/50—Carbon oxides
- B01D2257/504—Carbon dioxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
- B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
- B01J2220/48—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation
- B01J2220/4806—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation the starting material being of inorganic character
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
- B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
- B01J2220/48—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation
- B01J2220/4812—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation the starting material being of organic character
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
- B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
- B01J2220/48—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation
- B01J2220/4812—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation the starting material being of organic character
- B01J2220/4825—Polysaccharides or cellulose materials, e.g. starch, chitin, sawdust, wood, straw, cotton
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
本发明公开了一种掺杂氮化硅的高温CO2钙基吸附剂的制备方法,属于CO2的高温吸附和分离领域。本发明以正硅酸乙酯和木粉为原料,采用溶胶‑凝胶碳热还原一步法制备氮化硅前驱体,以木粉制得的氮化硅为惰性支撑材料,经过碳化、浸渍、氮化、煅烧和掺杂过程制备高温CO2钙基吸附剂,其掺杂后的钙基吸附剂CO2循环吸附性能明显提高。本发明原料易得、制备方法简便、CO2吸附性能好,很好地改善高温钙基吸附剂多次碳酸化/煅烧循环后易烧结、CaO转化率低、吸附容量下降的问题,具有较好的发展前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种掺杂氮化硅的高温CO2钙基吸附剂的制备方法,属于CO2的高温吸附和分离领域。
背景技术
温室效应引起的气候变化已成为一个全球性的问题, CO2是引起温室效应的重要因素。2014年全球CO2排放量为323亿吨,虽然2015年CO2的排放量已经恢复稳定,甚至出现了6%的下降趋势,但气候学家也发出了警告,称这种稳定局面只是暂时的。目前,研究者们研究了吸附、膜分离、氨水吸收等方法来减轻CO2的排放,但是由于以上方法具有操作复杂、吸附性能较低、消耗较高等缺点,所以不被广泛应用。由于CaO价廉易得、来源较广、吸附容量较高,所以钙基吸附剂是目前研究最广泛应用最多的一种吸附剂,但钙基吸附剂本身也存在很多不足,一方面,钙基吸附剂经反复煅烧发生烧结现象导致比表面积下降,循环吸附性能降低;另一方面,工业废气中含有一定量的SO2,CaO与SO2反应生成的CaSO4在碳酸化/煅烧分离的条件下无法再生,使得CaO有效含量降低,CO2循环吸附性能下降。
目前,提高钙基吸附剂抗烧结性能的方法采用最多的是掺杂惰性支撑物质。氮化硅本身具有抗氧化、抗冷热冲击、化学稳定性好等特性,本专利经过对CaO掺杂氮化硅改性后,很好地改善了吸附剂高温烧结现象。
此外,本发明选用的原料价廉易得,木粉均可从自然界中直接获取,工艺简单、易于操作、易实现工业化应用、具有一定的实际应用价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种掺杂氮化硅的高温CO2钙基吸附剂的制备方法,以正硅酸乙酯(Si(OC2H5)4)和木粉为原料,采用溶胶-凝胶碳热还原一步法制备氮化硅前驱体,以氮化硅前驱体为惰性支撑材料,经过碳化、浸渍、氮化、煅烧和掺杂过程制备高温CO2钙基吸附剂。
一种掺杂氮化硅的高温CO2钙基吸附剂的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)在温度700~ 800℃条件下,木粉在惰性气体氛围下碳化反应2~4 h得到碳粉;
(2)将步骤(1)的碳粉和正硅酸乙酯混合均匀,在搅拌条件下滴加氨水调节混合溶液的pH值为8~9,室温下陈化反应20~30h,然后将反应物干燥至恒重;
(3)在温度为900~1500℃条件下,将步骤(2)中所得产物与N2气体反应3~6h,然后高温预煅烧反应物即得氮化硅前驱体;
(4)将步骤(3)得到的氮化硅前驱体和CaO前驱体溶液混合均匀,在温度100~120℃,磁力搅拌的条件下,反应8 ~15 h,然后干燥并研磨均匀;
(5)将步骤(4)中所得产物进行高温预煅烧即得掺杂氮化硅的高温CO2钙基吸附剂。
所述步骤(1)中惰性气体为N2或Ar。
所述步骤(2)中碳粉和正硅酸乙酯的C:Si摩尔比为1.5~2.5:1;
所述步骤(3)中高温预煅烧温度为800~900℃,煅烧时间为3~6h;
所述步骤(4)中氮化硅前驱体和CaO前驱体的摩尔比为0.53~ 2.5:1;
所述步骤(4)中CaO前驱体溶液的浓度为0.29~1.06mol/L;
所述步骤(4)中CaO前驱体溶液为葡萄糖酸钙、乳酸钙或丙酸钙的水溶液;
所述步骤(4)中搅拌的转速为500~700r/min;
所述步骤(5)高温预煅烧温度为700~800℃,煅烧时间为3~6h。
本发明的有益效果是:
(1)本发明主要致力于解决钙基吸附剂高温烧结现象,相对传统的惰性支撑材料,氮化硅具有独特的性质,即具有抗氧化、抗冷热冲击、化学稳定性好等特性。掺杂氮化硅改性后的钙基吸附剂具有明显的吸附稳定性,这对吸附剂再生具有重要意义;
(2)本发明制得的掺杂氮化硅高温CO2钙基吸附剂吸附性能高、循环稳定性好、CaO转化率高、再生容易、对吸附剂的使用寿命有重大意义;
(3)本发明采用的原料,如蔗渣、蔗糖、CaO都可以从自然界中直接获取,钙基吸附剂制备过程简单,成本低廉,有望实现大规模工业化应用。
附图说明
图1为实施例1、2、3制得掺杂氮化硅的高温CO2钙基吸附剂经过15次CO2循环吸附曲线。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明,但本发明保护范围并不限于所述内容。
对比例1:不负载氮化硅,直接采用葡萄糖酸钙Ca(C6H11O7)2为CaO前驱体制备高温CO2钙基吸附剂,具体包括以下步骤:
(1)称取5g葡萄糖酸钙Ca(C6H11O7)2溶解于50ml蒸馏水中(葡萄糖酸钙与水的固液比g:mL为5:50)得到葡萄糖酸钙水溶液,在温度80℃,搅拌速度500r/min条件下磁力搅拌10h;
(2)将步骤(1)所得产物置于温度为90℃的烘箱中干燥至恒重,将固体研磨均匀;
(3)将步骤(2)所得产物置于马弗炉中,在温度为700℃条件下煅烧3 h即得高温CO2钙基吸附剂。
CO2循环吸附稳定性测试:将制得的吸附剂放入热重分析仪中,在纯CO2气氛中以25℃/min的升温速率从100℃升高到800℃,恒温下吸附30min、纯N2氛围下脱附10min 循环吸附CO2,15次循环后得到CO2的转化率为21.8%。
对比例2:不负载氮化硅,直接采用乳酸钙(C6H10CaO6·5H2O)为CaO前驱体制备钙基吸附剂,具体步骤如下:
(1)称取5g乳酸钙(C6H10CaO6·5H2O)溶解于50ml蒸馏水中(乳酸钙与水的固液比g:mL为5:50)得到乳酸钙水溶液,在温度80℃,搅拌速度500r/min条件下磁力搅拌10h;
(2)将步骤(1)所得产物置于温度为90℃的烘箱中干燥至恒重,将固体研磨均匀;
(3)将步骤(2)所得产物置于马弗炉中,在温度为700℃条件下煅烧3 h即得高温CO2钙基吸附剂。
CO2循环吸附稳定性测试方法同对比例1,测试结果:首次吸附CaO转化率为57.2%,经过15次CO2吸附/脱附循环后CaO转化率为31.5%,CaO转化率明显降低,下降了25.7%,表明未经掺杂改性制得的吸附剂循环吸附稳定性较差。
对比例3:不负载氮化硅,直接采用丙酸钙2(C3H6O2)·Ca为CaO前驱体制备钙基吸附剂,具体步骤如下:
(1)称取5g丙酸钙2(C3H6O2)·Ca溶解于50ml蒸馏水中(丙酸钙与水的固液比g:mL为5:50)得到丙酸钙水溶液,在温度80℃,搅拌速度500r/min条件下磁力搅拌10h;
(2)将步骤(1)所得产物置于温度为90℃的烘箱中干燥至恒重,将固体研磨均匀;
(3)将步骤(2)所得产物置于马弗炉中,在温度为700℃条件下煅烧3h即得高温CO2钙基吸附剂。
CO2循环吸附稳定性测试方法同对比例1,测试结果:首次吸附CaO转化率为48.2%,经过15次CO2吸附/脱附循环后CaO转化率为20.8%,CaO转化率明显降低,下降了27.4%,表明未经掺杂改性制得的吸附剂循环吸附稳定性较差。
实施例1:以葡萄糖酸钙Ca(C6H11O7)2为CaO前驱体,掺杂由蔗糖制得的Si3N4制备掺杂型高温CO2钙基吸附剂。
一种掺杂氮化硅的高温CO2钙基吸附剂的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)将木粉蔗糖置于真空管式炉中,往管式炉中通入流量为150mL/h的惰性气体N2,在温度700℃条件下,惰性气体N2氛围中碳化反应2h得到碳粉;
(2)将步骤(1)的碳粉和正硅酸乙酯混合均匀,其中碳粉和正硅酸乙酯的C:Si摩尔比为1.5:1,在转速为500r/min 的搅拌条件下滴加氨水(其中碳粉与氨水的固液比g:mL为1:0.5,氨水中NH4+的浓度为1.47 mol/L),混合溶液的pH值为8,在室温条件下陈化反应20h,将反应物置于温度为100℃的烘箱中干燥至恒重;
(3)在温度为1000℃条件下,将步骤(2)中所得产物置于真空管式炉中,与N2气体反应3h,然后将反应物置于马弗炉中,在温度为800℃条件下进行高温预煅烧3h即得氮化硅前驱体;
(4)将1g步骤(3)得到的氮化硅前驱体和5.67g葡萄糖酸钙水溶液(葡萄糖酸钙水溶液中葡萄糖酸钙的浓度为0.29 mol/L)混合均匀,其中氮化硅和葡萄糖酸钙的摩尔比为0.53:1,在温度100℃,搅拌速度为500r/min的条件下搅拌8 h,将混合液置于温度为100℃的烘箱中干燥并研磨均匀;
(5)将步骤(4)中所得产物置于马弗炉中,在温度为700℃条件下进行高温预煅烧3h即得掺杂氮化硅的高温CO2钙基吸附剂。
CO2循环吸附稳定性测试方法同对比例1,测试结果如图1所示:首次吸附CaO转化率为56.2%,经过15次CO2吸附/脱附循环后CaO转化率为53.4%,CaO转化率仅降低2.8%。
实施例2:葡萄糖酸钙Ca(C6H11O7)2为CaO前驱体,掺杂由红木炭粉制得的Si3N4制备钙基吸附剂。
一种掺杂氮化硅的高温CO2钙基吸附剂的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)将红木炭粉置于真空管式炉中,往管式炉中通入流量为150mL/h的惰性气体N2把里面的空气排出,在温度750℃条件下,惰性气体Ar氛围中碳化反应3h得到碳粉;
(2)将步骤(1)的碳粉和正硅酸乙酯混合均匀,其中碳粉和正硅酸乙酯的C:Si摩尔比为1.5:1,在转速为600r/min 的搅拌条件下滴加氨水(其中碳粉与氨水的固液比g:mL为1.3:0.8,氨水中NH4+的浓度为1.56mol/L),使得混合溶液的pH值为8.5,在室温条件下陈化反应25h,将反应物置于温度为110℃的烘箱中干燥至恒重;
(3)在温度为1200℃条件下,将步骤(2)中所得产物置于真空管式炉中,与N2气体反应4h,然后将反应物置于马弗炉中,在温度为850℃条件下进行高温预煅烧4.5h即得氮化硅前驱体;
(4)将1g步骤(3)得到的氮化硅前驱体和3.01g葡萄糖酸钙水溶液(葡萄糖酸钙水溶液中葡萄糖酸钙的浓度为0.4mol/L)混合均匀,其中氮化硅和葡萄糖酸钙的摩尔比为1:1,在温度110℃,搅拌速度为600r/min 的条件下搅拌12 h,然后将混合液置于温度为110℃的烘箱中干燥并研磨均匀;
(5)将步骤(4)中所得产物置于马弗炉中,在温度为750℃条件下进行高温预煅烧4.5h即得掺杂氮化硅的高温CO2钙基吸附剂。
CO2循环吸附稳定性测试方法同对比例1,测试结果如图1所示:首次吸附CaO转化率为54.1%,经过15次CO2吸附/脱附循环后CaO转化率为60.35%,CaO转化率上升了6.25%,表明本实施例制得的吸附剂循环吸附性能相比实施例2具有较好的稳定性。
实施例3:以葡萄糖酸钙为CaO前驱体,掺杂由蔗渣制得的Si3N4制备钙基吸附剂。
一种掺杂氮化硅的高温CO2钙基吸附剂的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)将木粉蔗渣置于真空管式炉中,往管式炉中通入流量为150mL/h的惰性气体N2把里面的空气排出,在温度800℃条件下,惰性气体N2氛围中碳化反应4h得到碳粉;
(2)将步骤(1)的碳粉和正硅酸乙酯混合均匀,其中碳粉和正硅酸乙酯的C:Si摩尔比为1.5:1,在转速为700r/min的搅拌条件下滴加氨水(其中碳粉与氨水的固液比g:mL为1.6:1,氨水中NH4+的浓度为1.65mol/L),混合溶液的pH值为9,在室温条件下陈化反应30h,将反应物置于温度为120℃的烘箱中干燥至恒重;
(3)在温度为1500℃条件下,将步骤(2)中所得产物置于真空管式炉中,与N2气体反应5h,然后将反应物置于马弗炉中,在温度为900℃条件下进行高温预煅烧6h即得氮化硅前驱体;
(4)将1g步骤(3)得到的氮化硅前驱体和1.204g葡萄糖酸钙水溶液(葡萄糖酸钙水溶液中葡萄糖酸钙的浓度为0.58mol/L)混合均匀,其中氮化硅和葡萄糖酸钙的摩尔比为2.5:1,在温度120℃,搅拌速度为700r/min的条件下搅拌15h,将混合液置于温度为120℃的烘箱中干燥并研磨均匀;
(5)将步骤(4)中所得产物置于马弗炉中,在温度为800℃条件下进行高温预煅烧6h即得掺杂氮化硅的高温CO2钙基吸附剂。
CO2循环吸附稳定性测试方法同实施例1,测试结果如图1所示:首次吸附CaO转化率为57.8%,经过15次CO2吸附/脱附循环后CaO转化率为56.42%,CaO转化率下降了1.38%。如果把步骤(1)中的惰性气体氛围改为Ar,首次吸附CaO转化率为50.23%,经过15次循环后CaO转化率为48.34%,CaO转化率下降了1.89%。
实施例4:以乳酸钙(C6H10CaO6·5H2O)为CaO前驱体,掺杂由蔗糖制得的Si3N4制备钙基吸附剂。
一种掺杂氮化硅的高温CO2钙基吸附剂的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)将木粉蔗糖置于真空管式炉中,往管式炉中通入流量为150mL/h的惰性气体N2把里面的空气排出,在温度700℃条件下,惰性气体N2氛围中碳化反应2h得到碳粉;
(2)将步骤(1)的碳粉和正硅酸乙酯混合均匀,其中碳粉和正硅酸乙酯的C:Si摩尔比为2:1,在转速为500r/min的搅拌条件下滴加氨水(其中碳粉与氨水的固液比g:mL为1:0.5,氨水中NH4+的浓度为1.47mol/L),混合溶液的pH值为8,在室温条件下陈化反应20h,将反应物置于温度为100℃的烘箱中干燥至恒重;
(3)在温度为1000℃条件下,将步骤(2)中所得产物置于真空管式炉中,与N2气体反应3h,然后将反应物置于马弗炉中,在温度为800℃条件下进行高温预煅烧3h即得氮化硅前驱体;
(4)将1g步骤(3)得到的氮化硅前驱体和4.07g乳酸钙水溶液(乳酸钙水溶液中乳酸钙的浓度为0.32 mol/L)混合均匀,其中氮化硅和乳酸钙的摩尔比为0.53:1,在温度100℃,搅拌速度为500r/min 的条件下搅拌8h,将混合液置于温度为100℃的烘箱中干燥然后研磨均匀;
(5)将步骤(4)中所得产物置于马弗炉中,在温度为700℃条件下进行高温预煅烧3h即得掺杂氮化硅的高温CO2钙基吸附剂。
CO2循环吸附稳定性测试方法同对比例1,测试结果:首次吸附CaO转化率为63.2%,经过15次CO2吸附/脱附循环后CaO转化率为58.3%,CaO转化率下降了4.9%,表明本实施例制得的吸附剂循环吸附性能相比对比例2的吸附剂具有很好的稳定性。
实施例5:以乳酸钙(C6H10CaO6·5H2O)为CaO前驱体,掺杂由红木炭粉制得的Si3N4制备钙基吸附剂。
一种掺杂氮化硅的高温CO2钙基吸附剂的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)将红木炭粉置于真空管式炉中,往管式炉中通入流量为150mL/h的惰性气体N2把里面的空气排出,在温度750℃条件下,惰性气体Ar氛围中碳化反应3h得到碳粉;
(2)将步骤(1)的碳粉和正硅酸乙酯混合均匀,其中碳粉和正硅酸乙酯的C:Si摩尔比为2:1,在转速为600r/min的搅拌条件下滴加氨水(其中碳粉与氨水的固液比g:mL为1.3:0.8,氨水中NH4+的浓度为1.56mol/L),混合溶液的pH值为8.5,在室温条件下陈化反应25h,将反应物置于温度为110℃的烘箱中干燥至恒重;
(3)在温度为1200℃条件下,将步骤(2)中所得产物置于真空管式炉中,与N2气体反应4h,然后将反应物置于马弗炉中,在温度为850℃条件下进行高温预煅烧4.5h即得氮化硅前驱体;
(4)将1g步骤(3)得到的氮化硅前驱体和2.156g乳酸钙水溶液(乳酸钙水溶液中乳酸钙的浓度为0.50mol/L)混合均匀,其中氮化硅和乳酸钙的摩尔比为1:1,在温度110℃,搅拌速度为600r/min 的条件下搅拌12h,将混合液置于温度为110℃的烘箱中干燥然后研磨均匀;
(5)将步骤(4)中所得产物置于马弗炉中,在温度为750℃条件下进行高温预煅烧4.5h即得掺杂氮化硅的高温CO2钙基吸附剂。
CO2 循环吸附稳定性测试方法同对比例1,测试结果:首次吸附CaO转化率为64.8%,经过15次CO2吸附/脱附循环后CaO转化率为78.3%,CaO转化率上升了13.5%,表明本实施例制得的吸附剂循环吸附性能相比对比例2和实施例4具有很好的稳定性。
实施例6:以乳酸钙(C6H10CaO6·5H2O)为CaO前驱体,掺杂由蔗渣制得的Si3N4制备钙基吸附剂。
一种掺杂氮化硅的高温CO2钙基吸附剂的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)将木粉蔗渣置于真空管式炉中,往管式炉中通入流量为150mL/h的惰性气体N2,在温度800℃条件下,惰性气体N2氛围中碳化反应4h得到碳粉;
(2)将步骤(1)的碳粉和正硅酸乙酯混合均匀,其中碳粉和正硅酸乙酯的C:Si摩尔比为2:1,在转速为700r/min 的搅拌条件下滴加氨水(其中碳粉与氨水的固液比g:mL为1.6:1,氨水中NH4+的浓度为1.65 mol/L),混合溶液的pH值为9,在室温条件下陈化反应30h,将反应物置于温度为120℃的烘箱中干燥至恒重;
(3)在温度为1500℃条件下,将步骤(2)中所得产物置于真空管式炉中,与N2气体反应5h,然后将反应物置于马弗炉中,在温度为900℃条件下进行高温预煅烧6h即得氮化硅前驱体;
(4)将1g步骤(3)得到的氮化硅前驱体和0.8624g乳酸钙水溶液(乳酸钙水溶液中乳酸钙的浓度为0.65mol/L)混合均匀,其中氮化硅和乳酸钙的摩尔比为2.5:1,在温度120℃,搅拌速度为700r/min 的条件下搅拌15h,将混合液置于温度为120℃的烘箱中干燥然后研磨均匀;
(5)将步骤(4)中所得产物置于马弗炉中,在温度为800℃条件下进行高温预煅烧6h即得掺杂氮化硅的高温CO2钙基吸附剂。
CO2循环吸附稳定性测试方法同对比例1,测试结果:首次吸附CaO转化率为63.5%,经过15次CO2吸附/脱附循环后CaO转化率为59.6%,CaO转化率下降了3.9%。表明本实施例制得的吸附剂循环吸附性能相比实施例5具有较差的稳定性,而比实施案例4稳定性好。如果把步骤(1)中的惰性气体氛围改为Ar,首次吸附CaO转化率为60.23%,经过15次循环后CaO转化率为55.45%,CaO转化率下降了4.78%。
实施例7:以丙酸钙2(C3H6O2)·Ca为CaO前驱体,掺杂由蔗糖制得的Si3N4制备钙基吸附剂。
一种掺杂氮化硅的高温CO2钙基吸附剂的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)将木粉蔗糖置于真空管式炉中,往管式炉中通入流量为150mL/h的惰性气体N2,在温度700℃条件下,惰性气体N2氛围中碳化反应2h得到碳粉;
(2)将步骤(1)的碳粉和正硅酸乙酯混合均匀,其中碳粉和正硅酸乙酯的C:Si摩尔比为2.5:1,在转速为500r/min 的搅拌条件下滴加氨水(其中碳粉与氨水的固液比g:mL为1:0.5,氨水中NH4+的浓度为1.47 mol/L),混合溶液的pH值为8,在室温条件下陈化反应20h,将反应物置于温度为100℃的烘箱中干燥至恒重;
(3)在温度为1000℃条件下,将步骤(2)中所得产物置于真空管式炉中,与N2气体反应3h,然后将反应物置于马弗炉中,在温度为800℃条件下进行高温预煅烧3h即得氮化硅前驱体;
(4)将1g步骤(3)得到的氮化硅前驱体和2.483g丙酸钙水溶液(丙酸钙水溶液中丙酸钙的浓度0.53mol/L)混合均匀,其中氮化硅和丙酸钙的摩尔比为0.53:1,在温度100℃,搅拌速度为500r/min的条件下搅拌8h,将混合液置于温度为100℃的烘箱中干燥然后研磨均匀;
(5)将步骤(4)中所得产物置于马弗炉中,在温度为700℃条件下进行高温预煅烧3h即得掺杂氮化硅的高温CO2钙基吸附剂。
CO2循环吸附稳定性测试方法同对比例1,测试结果:首次吸附CaO转化率为48.9%,经过15次CO2吸附/脱附循环后CaO转化率为27.3%,CaO转化率下降了21.6%,表明本实施例制得的吸附剂循环吸附性能相比对比例3具有很好的稳定性。
实施例8:以丙酸钙2(C3H6O2)·Ca为CaO前驱体,掺杂由红木炭粉制得的Si3N4制备钙基吸附剂。
一种掺杂氮化硅的高温CO2钙基吸附剂的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)将红木炭粉置于真空管式炉中,往管式炉中通入流量为150mL/h的惰性气体N2把里面的空气排出,在温度700℃条件下,惰性气体Ar氛围中碳化反应3h得到碳粉;
(2)将步骤(1)的碳粉和正硅酸乙酯混合均匀,其中碳粉和正硅酸乙酯的C:Si摩尔比为2.5:1,在转速为600r/min的搅拌条件下滴加氨水(其中碳粉与氨水的固液比g:mL为1.3:0.8,氨水中NH4+的浓度为1.56mol/L),混合溶液的pH值为8.5,在室温条件下陈化反应25h,将反应物置于温度为110℃的烘箱中干燥至恒重;
(3)在温度为1200℃条件下,将步骤(2)中所得产物置于真空管式炉中,与N2气体反应4h,然后将反应物置于马弗炉中,在温度为850℃条件下进行高温预煅烧4.5h即得氮化硅前驱体;
(4)将1g步骤(3)得到的氮化硅前驱体和1.316g丙酸钙水溶液(丙酸钙水溶液中丙酸钙的浓度为0.795 mol/L)混合均匀,其中氮化硅和丙酸钙的摩尔比为1:1,在温度110℃,搅拌速度为600r/min的条件下搅拌12h,将混合液置于温度为110℃的烘箱中干燥然后研磨均匀;
(5)将步骤(4)中所得产物置于马弗炉中,在温度为750℃条件下进行高温预煅烧4.5h即得掺杂氮化硅的高温CO2钙基吸附剂。
CO2循环吸附稳定性测试方法同对比例1,测试结果:首次吸附CaO转化率为49.5%,经过15次CO2吸附/脱附循环后CaO转化率为51.4%,CaO转化率上升了1.9%,表明本实施例制得的吸附剂循环吸附性能相比对比例3和实施例7具有很好的稳定性。
实施例9:以丙酸钙2(C3H6O2)·Ca为CaO前驱体,掺杂由蔗渣制得的Si3N4制备钙基吸附剂。
一种掺杂氮化硅的高温CO2钙基吸附剂的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)将蔗渣置于真空管式炉中,往管式炉中通入流量为150mL/h的惰性气体N2,在温度800℃条件下,惰性气体N2氛围中碳化反应4h得到碳粉;
(2)将步骤(1)的碳粉和正硅酸乙酯混合均匀,其中碳粉和正硅酸乙酯的C:Si摩尔比为2.5:1,在转速为700r/min的搅拌条件下滴加氨水(其中碳粉与氨水的固液比g:mL为1.6:1,氨水中NH4+的浓度为1.65mol/L),混合溶液的pH值为9,在室温条件下陈化反应30h,将反应物置于温度为120℃的烘箱中干燥至恒重;
(3)在温度为1500℃条件下,将步骤(2)中所得产物置于真空管式炉中,与N2气体反应5h,然后将反应物置于马弗炉中,在温度为900℃条件下进行高温预煅烧6h即得氮化硅前驱体;
(4)将1g步骤(3)得到的氮化硅前驱体和0.5264g丙酸钙水溶液(丙酸钙水溶液中丙酸钙的浓度为1.06 mol/L)混合均匀,其中氮化硅和丙酸钙的摩尔比为2.5:1,在温度120℃,搅拌速度为700r/min 的条件下搅拌15h,将混合液置于温度为120℃的烘箱中干燥然后研磨均匀;
(5)将步骤(4)中所得产物置于马弗炉中,在温度为800℃条件下进行高温预煅烧6h即得掺杂氮化硅的高温CO2钙基吸附剂。
CO2循环吸附稳定性测试方法同对比例1,测试结果:首次吸附CaO转化率为48.5%,经过15次CO2吸附/脱附循环后CaO转化率为25.2%,CaO转化率下降了23.3%。表明本实施例制得的吸附剂循环吸附性能相比实施例8具有较差的稳定性,而比对比例3稳定性好。如果把步骤(1)中的惰性气体氛围改为Ar,首次吸附CaO转化率为47.36%,经过15次循环后CaO转化率为23.52%,CaO转化率下降了23.84%。
Claims (6)
1.一种掺杂氮化硅的高温CO2钙基吸附剂的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:
(1)在温度700~ 800℃条件下,木粉在N2或Ar气体氛围下碳化反应2~4 h得到碳粉;
(2)将步骤(1)的碳粉和正硅酸乙酯混合均匀,在搅拌条件下滴加氨水调节混合溶液的pH值为8~9,室温下陈化反应20~30h,然后将反应物干燥至恒重;其中碳粉和正硅酸乙酯的C:Si摩尔比为1.5~2.5:1;
(3)在温度为900~1500℃条件下,将步骤(2)中所得产物与N2气体反应3~6h,然后高温预煅烧反应物即得氮化硅前驱体;
(4)将步骤(3)得到的氮化硅前驱体和CaO前驱体溶液混合均匀,在温度100~120℃,磁力搅拌的条件下,反应8 ~15 h,然后干燥并研磨均匀;其中氮化硅前驱体和CaO前驱体的摩尔比为0.53~ 2.5:1;
(5)将步骤(4)中所得产物进行高温预煅烧即得掺杂氮化硅的高温CO2钙基吸附剂。
2.根据权利要求1所述的掺杂氮化硅的高温CO2钙基吸附剂的制备方法,其特征在于:步骤(3)中高温预煅烧温度为800~900℃,煅烧时间为3~6h。
3.根据权利要求1所述的掺杂氮化硅的高温CO2钙基吸附剂的制备方法,其特征在于:步骤(4)中CaO前驱体溶液的浓度为0.29~1.06 mol/L。
4.根据权利要求1所述的掺杂氮化硅的高温CO2钙基吸附剂的制备方法,其特征在于:步骤(4)中CaO前驱体溶液为葡萄糖酸钙、乳酸钙或丙酸钙的水溶液。
5.根据权利要求1所述的掺杂氮化硅的高温CO2钙基吸附剂的制备方法,其特征在于:步骤(4)中搅拌的转速为500~700r/min。
6.根据权利要求1所述的掺杂氮化硅的高温CO2钙基吸附剂的制备方法,其特征在于:步骤(5)高温预煅烧温度为700~800℃,煅烧时间为3~6h。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201611144741.2A CN106582491B (zh) | 2016-12-13 | 2016-12-13 | 一种掺杂氮化硅的高温co2钙基吸附剂的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201611144741.2A CN106582491B (zh) | 2016-12-13 | 2016-12-13 | 一种掺杂氮化硅的高温co2钙基吸附剂的制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106582491A CN106582491A (zh) | 2017-04-26 |
CN106582491B true CN106582491B (zh) | 2019-06-11 |
Family
ID=58801085
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201611144741.2A Active CN106582491B (zh) | 2016-12-13 | 2016-12-13 | 一种掺杂氮化硅的高温co2钙基吸附剂的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106582491B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108658598A (zh) * | 2018-05-15 | 2018-10-16 | 潘荣强 | 一种泡沫炭的制备方法 |
US10905585B1 (en) | 2020-02-21 | 2021-02-02 | Robert Sabin | Respiratory therapeutic electric heat source face mask |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101293180A (zh) * | 2007-01-18 | 2008-10-29 | 通用电气公司 | 用于分离二氧化碳的复合膜 |
CN101717072A (zh) * | 2009-12-07 | 2010-06-02 | 北京化工大学 | 一种使用活性炭微球储存氢气和二氧化碳的方法 |
CN104971690A (zh) * | 2015-06-15 | 2015-10-14 | 昆明理工大学 | 一种以造纸白泥制备高温co2钙基吸附剂的方法 |
CN105903458A (zh) * | 2016-05-30 | 2016-08-31 | 昆明理工大学 | 一种钙基吸附剂的制备方法及应用 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102092940B1 (ko) * | 2013-04-15 | 2020-03-24 | 삼성전자주식회사 | 이산화탄소 흡착제와 그 제조방법, 이를 포함한 이산화탄소 포집 모듈, 및 이를 이용한 이산화탄소 분리 방법 |
-
2016
- 2016-12-13 CN CN201611144741.2A patent/CN106582491B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101293180A (zh) * | 2007-01-18 | 2008-10-29 | 通用电气公司 | 用于分离二氧化碳的复合膜 |
CN101717072A (zh) * | 2009-12-07 | 2010-06-02 | 北京化工大学 | 一种使用活性炭微球储存氢气和二氧化碳的方法 |
CN104971690A (zh) * | 2015-06-15 | 2015-10-14 | 昆明理工大学 | 一种以造纸白泥制备高温co2钙基吸附剂的方法 |
CN105903458A (zh) * | 2016-05-30 | 2016-08-31 | 昆明理工大学 | 一种钙基吸附剂的制备方法及应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106582491A (zh) | 2017-04-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110451509A (zh) | 一种以硝酸锌为活化剂制备氮掺杂多孔碳材料的方法 | |
CN108751189A (zh) | 高比表面积的铝基mof多孔碳材料的制备与应用 | |
CN106582491B (zh) | 一种掺杂氮化硅的高温co2钙基吸附剂的制备方法 | |
CN108499515B (zh) | 一种掺杂型co2钙基吸附剂的制备方法 | |
CN105617978B (zh) | 室温吸附CO2的负载型MgO/γ-Al2O3吸附剂的制备方法 | |
CN105903458B (zh) | 一种钙基吸附剂的制备方法及应用 | |
CN109173978A (zh) | 一种氮掺杂水滑石吸附剂的制备方法 | |
CN109833847A (zh) | 一种镍氧化物改性的多孔氮化硼吸附剂及其制备方法 | |
CN103657582A (zh) | 一种改进型氧化钙基co2吸附剂及其制备方法 | |
CN106311251A (zh) | 介孔二氧化硅负载的高分散镍镧氧化物催化剂的制备方法 | |
CN113277520B (zh) | 二氧化硅介孔材料及其制备方法和应用 | |
CN110124644A (zh) | 一种多组分协同增强式钙基吸附剂及其制备方法 | |
Gu et al. | Study and kinetic analysis of calcined carbide slag doped with silicon nitride for cyclic CO2 capture | |
CN109433199B (zh) | 一种用于二氧化碳还原的钌基催化剂及其制备方法和应用 | |
CN112316902A (zh) | 一种复合MgO吸附剂及其制备方法与应用 | |
CN110052116A (zh) | 一种富马酸基二氧化碳吸收剂及吸收解吸二氧化碳的方法 | |
CN113083371B (zh) | 一种磷钨酸负载铁基mof材料及其制备和应用 | |
CN109053127A (zh) | 一种快速制备高表面积多孔FeOx/SiO2复合材料的方法及所得多孔材料与应用 | |
CN110013826A (zh) | 铝柱撑蒙脱石负载K-Nb或Mg-Nb复合吸附剂的制备方法和应用 | |
CN109482139A (zh) | 铝柱撑蒙脱石负载K-Nb复合吸附剂的制备方法和应用 | |
CN108067180B (zh) | 一种钇镁-钙基co2吸附剂及其制备方法 | |
CN109482141A (zh) | 铝柱撑蒙脱石负载Ca-Nb复合吸附剂的制备方法和应用 | |
CN116196936B (zh) | 一种甲醇蒸汽重整制氢球形微介孔复合材料催化剂及其制备方法与应用 | |
JP2020055717A (ja) | アルミニウムケイ酸塩の製造方法 | |
CN108686616B (zh) | 一种二氧化碳吸附材料及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |