CN106925235A - 一种可高效分离湿气中co2的吸附剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于CO2吸附领域，涉及一种可高效分离湿气中CO2的吸附剂及其制备方法，用于吸附分离工业条件下湿气中的CO2。采用聚吡咯(PPy)对13X沸石分子筛进行疏水性改性，以13X沸石分子筛为核相、聚吡咯(PPy)为壳相，形成核壳材料zeolite13X@PPy，以实现湿气中CO2的吸附分离。本发明使用的原料成本低、工艺简单，充分利用了13X沸石分子筛和聚吡咯的物理化学性质，在保持较好的CO2吸附量的同时，提高了13X沸石分子筛的疏水性。本发明的CO2吸附剂满足工业生产中化石燃料燃烧后产生湿气中的CO2的分离的条件，因此无需对烟气进行干燥处理，减少了相应设备成本。

Description

一种可高效分离湿气中CO2的吸附剂及其制备方法
技术领域
本发明属于CO2吸附领域，涉及一种可高效分离湿气中CO2的吸附剂及其制备方法，用于吸附分离工业条件下湿气中的CO2。
背景技术
自工业革命以来，化石燃料的使用量日益增大，带来的环境问题也逐渐被人们重视，CO2作为工业生产中的废气之一，也是温室气体的重要的组成部分，它的大量排放导致全球气候变暖，气温升高，造成生态系统的破坏。因此，分离工业废气中CO2就显得至关重要。
在分离工业废气中CO2的多种工艺中，吸附分离法是一种成熟且广泛应用的技术，活性炭和沸石是最常用CO2的吸附剂。其中，沸石13X是一种高效的、价格低廉的CO2吸附剂，在干燥条件下对CO2具有很高的吸附能力。但沸石13X具有极强的亲水性，分离湿气中CO2的效果十分不理想。而实际工业生产中化石燃料燃烧后排出的废气中往往含有大量水蒸气，在沸石13X分离气体过程中，水蒸气与CO2会发生竞争吸附，影响沸石13X分离CO2的性能。因此，寻找一种制备疏水性沸石13X的方法尤为重要。
发明内容
针对工业生产中化石燃料燃烧产生的烟气中大多含有水蒸气，本发明的目的在于提供一种可高效分离湿气中CO2的吸附剂及其制备方法，以解决现有吸附剂在湿气中效率低下的问题。
本发明的技术方案是：
一种可高效分离湿气中CO2的吸附剂，该吸附剂为以13X沸石分子筛为核相、聚吡咯为壳相的复合材料，形成核壳材料zeolite13X@PPy，以实现对湿气中CO2的吸附分离。
所述的可高效分离湿气中CO2的吸附剂的制备方法，具体步骤如下：
(1)将13X沸石分子筛、溴化十六烷基三甲铵和水按质量比例1：(2～4)：(50～200)充分混合，在0～40℃温度下搅拌20～60min，过滤得到固体；
(2)将步骤(1)中得到的固体与pH为0～1的硝酸溶液按质量比例1：(150～300) 充分混合，在40～80℃温度下搅拌10～60min，得到悬浊液；
(3)向步骤(2)中得到的悬浊液中添加吡咯单体，吡咯单体的质量为13X沸石分子筛质量的0.05～0.2倍，在0～40℃温度下搅拌20～60min；
(4)在步骤(3)中得到的悬浊液中逐滴加入氯化铁溶液，使之充分混合，在室温下搅拌20～60min；氯化铁溶液浓度为0.5～2mol/L，氯化铁溶液的体积为步骤(2)中硝酸溶液体积的1/60～1/30倍；
(5)将步骤(4)中得到的悬浊液在0～40℃温度下陈化12～48h，经过离心、洗涤、干燥后，得到CO2吸附剂。
本发明的优点及有益效果是：
1、本发明将采用聚吡咯(PPy)对13X沸石分子筛进行疏水性改性，以13X沸石分子筛为核相、聚吡咯(PPy)为壳相，合成一种全新的材料，以实现对湿气中CO2的吸附分离。
2、本发明的用于吸附湿气中CO2的吸附剂的制备方法，原料成本低、工艺简单、操作难度低。
3、本发明充分利用了13X沸石分子筛和聚吡咯的物理化学性质，在保持较好的CO2吸附量的同时，提高了13X沸石分子筛的疏水性。
4、本发明的CO2吸附剂满足工业生产中化石燃料燃烧后产生湿气中的CO2的分离的条件，因此无需对烟气进行干燥处理，减少了相应设备成本。
具体实施方式
下面，通过结合实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的范围不会因此有任何限制。
实施例1
本实施例中，吸附剂为以13X沸石分子筛为核相、聚吡咯为壳相的复合材料，其制备过程如下：
首先将0.75g粉末状溴化十六烷基三甲铵(CTAB)、2g沸石13X与50g水混合均匀，室温下搅拌30min后，进行固液分离，得到固体；然后量取400ml的pH＝0.8的硝酸溶液，将分离得到的固体加入到硝酸溶液中，在65℃的温度下，搅拌15min，得到悬浊液；接着将0.2ml吡咯单体加到悬浊液中，室温下搅拌30min；最后将10ml的1mol/L的氯化铁溶液逐滴加入到混合溶液中，室温下搅拌1h，置于室温下陈化24h，经过离心、洗涤、干燥后，得到CO2吸附剂样品。
实施例结果表明，本发明可用于吸附分离工业条件下湿气中的CO2，采用聚吡咯(PPy)对13X沸石分子筛进行疏水性改性，以13X沸石分子筛为核相、聚吡咯(PPy)为壳相，以实现湿气中CO2的吸附分离，其使用的原料成本低、工艺简单。
需要理解的是，以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的是在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种可高效分离湿气中CO2的吸附剂，其特征在于，该吸附剂为以13X沸石分子筛为核相、聚吡咯为壳相的复合材料，形成核壳材料zeolite13X@PPy，以实现对湿气中CO2的吸附分离。
2.一种权利要求1所述的可高效分离湿气中CO2的吸附剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)将13X沸石分子筛、溴化十六烷基三甲铵和水按质量比例1：(2～4)：(50～200)充分混合，在0～40℃温度下搅拌20～60min，过滤得到固体；
(2)将步骤(1)中得到的固体与pH为0～1的硝酸溶液按质量比例1：(150～300)充分混合，在40～80℃温度下搅拌10～60min，得到悬浊液；
(3)向步骤(2)中得到的悬浊液中添加吡咯单体，吡咯单体的质量为13X沸石分子筛质量的0.05～0.2倍，在0～40℃温度下搅拌20～60min；
(4)在步骤(3)中得到的悬浊液中逐滴加入氯化铁溶液，使之充分混合，在室温下搅拌20～60min；氯化铁溶液浓度为0.5～2mol/L，氯化铁溶液的体积为步骤(2)中硝酸溶液体积的1/60～1/30倍；
(5)将步骤(4)中得到的悬浊液在0～40℃温度下陈化12～48h，经过离心、洗涤、干燥后，得到CO2吸附剂。
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