CN110639465A - 一种适用于碳捕集的高强度钠基固体吸附剂及其制备方法 - Google Patents

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CN110639465A CN201910601568.1A CN201910601568A CN110639465A CN 110639465 A CN110639465 A CN 110639465A CN 201910601568 A CN201910601568 A CN 201910601568A CN 110639465 A CN110639465 A CN 110639465A
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Abstract

本发明公开了一种适用于碳捕集的高强度钠基固体吸附剂及其制备方法。该高强度钠基固体吸附剂以60％～70％的高强度复合型载体为骨架，30％～40％的碳酸钠为活性组分。其中高强度复合型载体以铝盐和钙盐为前驱物，采用共沉淀法，经过滤洗涤、干燥煅烧制备所得，与碳酸钠水溶液浸渍搅拌煅烧后，得到高强度钠基固体吸附剂。本发明的高强度钠基固体吸附剂强度较高，具有良好的耐磨损性能，对设备腐蚀小，循环利用率高。高强度钠基固体吸附剂有效的提高了吸附剂的脱碳效率及其稳定性，对于其工业化运行具有重要意义。

Description

一种适用于碳捕集的高强度钠基固体吸附剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种适用于碳捕集的高强度钠基固体吸附剂及其制备方法，属于二氧化碳减排领域。
背景技术
如今，温室效应引起的气候变化已成为一个全球性的问题,空气中二氧化碳(CO2)含量升高是引起温室效应的重要因素。燃煤电厂作为CO2最大的固定单点排放源，发展 CO2减排技术势在必行。
在CO2捕集技术中，碱金属基吸附剂捕集CO2技术具有对设备无腐蚀、无二次污染等优势成为研究的热点。其中钠基吸附剂具有价格低，再生温度低，引起广泛关注。
碱金属基固体吸收剂脱碳技术最初在20世纪90年代由日本学者Hirano和Hayashi等提出。美国三角研究所(RTI)、路易斯安那州立大学(LSU)和切奇杜威公司(C&D) 在美国能源部(DOE)的资助下，于2000-2007年期间开展了钠基固体吸收剂低温脱除烟气CO2研究。近几年，韩国能源研究所(KIER)、韩国电力设计研究院(KEPRI)和庆北国立大学(KNU)在韩国科学技术部的资助下对钾基固体吸收剂脱碳技术进行了研究和发展。国内东南大学针对钠基吸附剂也进行了大量的研究工作，提出采用等体积浸渍法将碳酸钠溶液与伽马氧化铝载体浸渍干燥焙烧研磨，再以其他钠基、胺基次活性组分溶液浸渍修饰吸附剂，得到高效钠基吸附剂并申请了国家发明专利(CN108514861A)。
对于在流化床上进行脱碳再生循环反应的吸附剂，吸附剂的磨损性能也是影响其稳定运行的重要因素，而影响钠基吸附剂关键在于其载体的强度。现行技术由于钠基吸附剂强度较低，在脱碳反应过程中磨损较大，制约了工业化运行。
发明内容
本发明旨在提供一种高强度钠基固体吸附剂及其制备方法，该吸附剂强度较高，具有良好的耐磨损性能，对设备腐蚀小，循环利用率高。
实现本发明目的的技术方案如下：
一种高强度钠基固体吸附剂的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)高强度复合型载体制备
在Al3+和Ca2+的水溶液中逐滴加入碱性溶液，室温下搅拌沉淀，沉淀完全后，过滤洗涤、干燥、煅烧，得到高强度复合型载体，最后研磨成吸附剂载体粉末备用。
(2)碳酸钠负载
根据设定的碳酸钠负载量，来确定碳酸钠与复合型载体的质量比。将碳酸钠充分溶解于去离子水，配置成碳酸钠溶液，将复合型载体粉末在40℃下缓慢加入碳酸钠溶液中并搅拌均匀。经老化、干燥、煅烧得到高强度吸附剂，最后破碎至合适的粒径。
优选地，本发明方法步骤(1)中，Ca2+:Al3+:OH-的摩尔比为1:21:65，搅拌时间为8～12h，过滤洗涤次数为3～5次，干燥温度为100～150℃，干燥时间为10～15h，煅烧温度为500～800℃，煅烧时间为2～5h，升温速率为3K/min，煅烧时间为3～5h。
优选地，本发明方法步骤(2)中，所述的Al3+为氯化铝、硝酸铝、偏铝酸钠的任意一种，Ca2+为氯化钙、硝酸钙的任意一种，碱性溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水的任意一种。
优选地，本发明方法步骤(1)中，Mg2+:Al3+:OH-的摩尔比为1:4.5:15.5，搅拌时间为8～12h，过滤洗涤次数为3～5次，干燥温度为100～150℃，干燥时间为10～15h，煅烧温度为500～800℃，煅烧时间为2～5h，升温速率为3K/min，煅烧时间为3～5h。
优选地，本发明方法步骤(2)中，所述的Al3+为氯化铝、硝酸铝、偏铝酸钠的任意一种，Mg2+为氯化镁、硝酸镁的任意一种，碱性溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水的任意一种。
优选地，本发明方法步骤(2)中，所述的碳酸钠与复合型载体的质量比3:7～4:6，搅拌时间为4～6h，老化时间为8～12h，干燥时间为8～12h，煅烧温度为300～500℃，升温速率为3K/min，煅烧时间为2～5h。
与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：
(1)本发明的高强度钠基固体吸附剂原料廉价易得，制备方法简单方便；
(2)本发明的高强度钠基固体吸附剂的化学性能稳定，强度高，可多次循环使用。
附图说明
图1是实施例1制备的高强度钠基固体吸附剂的再生量图。
图2a、2b均是实施例1制备的高强度钠基固体吸附剂的抗压强度和磨损率对比图。
图3是实施例2制备的高强度钠基固体吸附剂的再生量图。
图4a、4b均是实施例2制备的高强度钠基固体吸附剂的抗压强度和磨损率对比图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明，应该理解以下实施例仅旨在说明，不应视为对本发明范围的限制。
对比例1
1.吸附剂制备：
使用电子天平称取150g的AlCl3·6H2O，使其溶解于300ml的去离子水中，在室温下，使用电动搅拌机搅拌至完全溶解。使用电子天平称取74.56g的NaOH溶解于一定体积的去离子水中制备成5mol/L的NaOH溶液，使用滴定管以1ml/min的速度把NaOH溶液滴入混合溶液中，使用电动搅拌机搅拌8小时后得到混合浆液。使用布氏漏斗过滤3 次混合浆液后得到固体混合物，将固体混合物放入干燥箱中以110℃干燥12h，将其放置马弗炉内以3k/min的升温速率分别从室温升至500℃并恒温煅烧4h，从而得到相应的载体。使用电子天平称取9.9g的Na2CO3，使其溶解于30ml的去离子水中，在室温下，使用磁力搅拌机搅拌至完全溶解。使用破碎机将载体破碎至200目以下，称取20.1g 载体粉末加入碳酸钠溶液中，用磁力搅拌机在40℃恒温下将其浸渍搅拌12h后得到胶体。将胶体放入干燥箱中以110℃干燥12h后，放置马弗炉内以3k/min的升温速率从室温升至400℃焙烧4h，得到块状吸附剂。将块状吸附剂破碎筛分至180-200目，将得到的吸附剂记为500NaAlCa0。
2.抗压强度和磨损率测试
利用精密压力试验机对吸附剂进行抗压强度测试，利用游标卡尺量取吸附剂的粒径，并将吸附剂颗粒放置在挤压载物台上的吸附剂颗粒，直至颗粒破碎，此时记录显示屏上颗粒在挤压过程中受到的最大压力。并用下述公式(2)计算吸附剂的抗压强度；利用脆碎度测试仪进行吸附剂的磨损率测试，使用电子天平称量初始粒径为0.4-0.5mm 的700NaAlCa0吸附剂的初始质量并记为M0，将吸附剂倒入到转盘中，设定转动时间为 45分钟后启动脆碎度测试仪。脆碎度测试仪结束工作后，使用标准样品筛筛选出大小为 0.4mm的高强度吸附剂剩余含量，使用电子天平称量其质量并记为Mr。并用下述公式 (3)计算吸附剂的磨损率；
Figure RE-GDA0002287594590000031
其中Fmax(N)为记录仪记录的最大压力；d(mm)为颗粒的直径。
Figure RE-GDA0002287594590000041
其中M0为吸附剂颗粒的初始质量，Mr为旋转一定次数后留在筛网上面未磨损的吸附剂颗粒质量。
500NaAlCa0吸附剂的抗压强度和磨损率分别为0.49Mpa和0.65％，如图2(a)所示。
对比例2
1.吸附剂制备：
使用电子天平称取5.95g的CaCl2与127.82g的AlCl3·6H2O，使其溶解于300ml的去离子水中，在室温下，使用电动搅拌机搅拌至完全溶解。使用电子天平称取68.33g的NaOH溶解于一定体积的去离子水中制备成5mol/L的NaOH溶液，使用滴定管以1ml/min 的速度把NaOH溶液滴入混合溶液中，使用电动搅拌机搅拌8小时后得到混合浆液。使用布氏漏斗过滤3次混合浆液后得到固体混合物，将固体混合物放入干燥箱中以110℃干燥12h，将其放置马弗炉内以3k/min的升温速率分别从室温升至500℃并恒温煅烧4 h，从而得到相应的载体。使用电子天平称取9.9g的Na2CO3，使其溶解于30ml的去离子水中，在室温下，使用磁力搅拌机搅拌至完全溶解。使用破碎机将载体破碎至200目以下，称取20.1g载体粉末加入碳酸钠溶液中，用磁力搅拌机在40℃恒温下将其浸渍搅拌12h后得到胶体。将胶体放入干燥箱中以110℃干燥12h后，放置马弗炉内以3k/min 的升温速率从室温升至400℃焙烧4h，得到块状吸附剂。将块状吸附剂破碎筛分至 180-200目，将得到的吸附剂记为500NaAlCa10。
2.抗压强度和磨损率测试
利用精密压力试验机对吸附剂进行抗压强度测试，利用游标卡尺量取吸附剂的粒径，并将吸附剂颗粒放置在挤压载物台上的吸附剂颗粒，直至颗粒破碎，此时记录显示屏上颗粒在挤压过程中受到的最大压力。并用下述公式(2)计算吸附剂的抗压强度；利用脆碎度测试仪进行吸附剂的磨损率测试，使用电子天平称量初始粒径为0.4-0.5mm 的500NaAlCa10吸附剂的初始质量并记为M0，将吸附剂倒入到转盘中，设定转动时间为45分钟后启动脆碎度测试仪。脆碎度测试仪结束工作后，使用标准样品筛筛选出大小为0.4mm的高强度吸附剂剩余含量，使用电子天平称量其质量并记为Mr。并用下述公式(3)计算吸附剂的磨损率；
Figure RE-GDA0002287594590000051
其中Fmax(N)为记录仪记录的最大压力；d(mm)为颗粒的直径。
其中M0为吸附剂颗粒的初始质量，Mr为旋转一定次数后留在筛网上面未磨损的吸附剂颗粒质量。
500NaAlCa10吸附剂的抗压强度和磨损率分别为3.21Mpa和0.18％，如图2(a)所示。
对比例3
1.吸附剂制备：
使用电子天平称取8.92g的CaCl2与125.45g的AlCl3·6H2O，使其溶解于300ml的去离子水中，在室温下，使用电动搅拌机搅拌至完全溶解。使用电子天平称取68.78g的NaOH溶解于一定体积的去离子水中制备成5mol/L的NaOH溶液，使用滴定管以1ml/min 的速度把NaOH溶液滴入混合溶液中，使用电动搅拌机搅拌8小时后得到混合浆液。使用布氏漏斗过滤3次混合浆液后得到固体混合物，将固体混合物放入干燥箱中以110℃干燥12h，将其放置马弗炉内以3k/min的升温速率分别从室温升至500℃并恒温煅烧4 h，从而得到相应的载体。使用电子天平称取9.9g的Na2CO3，使其溶解于30ml的去离子水中，在室温下，使用磁力搅拌机搅拌至完全溶解。使用破碎机将载体破碎至200目以下，称取20.1g载体粉末加入碳酸钠溶液中，用磁力搅拌机在40℃恒温下将其浸渍搅拌12h后得到胶体。将胶体放入干燥箱中以110℃干燥12h后，放置马弗炉内以3k/min 的升温速率从室温升至400℃焙烧4h，得到块状吸附剂。将块状吸附剂破碎筛分至 180-200目，将得到的吸附剂记为500NaAlCa15。
2.抗压强度和磨损率测试
利用精密压力试验机对吸附剂进行抗压强度测试，利用游标卡尺量取吸附剂的粒径，并将吸附剂颗粒放置在挤压载物台上的吸附剂颗粒，直至颗粒破碎，此时记录显示屏上颗粒在挤压过程中受到的最大压力。并用下述公式(2)计算吸附剂的抗压强度；利用脆碎度测试仪进行吸附剂的磨损率测试，使用电子天平称量初始粒径为0.4-0.5mm 的500NaAlCa15吸附剂的初始质量并记为M0，将吸附剂倒入到转盘中，设定转动时间为45分钟后启动脆碎度测试仪。脆碎度测试仪结束工作后，使用标准样品筛筛选出大小为0.4mm的高强度吸附剂剩余含量，使用电子天平称量其质量并记为Mr。并用下述公式(3)计算吸附剂的磨损率；
Figure RE-GDA0002287594590000061
其中Fmax(N)为记录仪记录的最大压力；d(mm)为颗粒的直径。
Figure RE-GDA0002287594590000062
其中M0为吸附剂颗粒的初始质量，Mr为旋转一定次数后留在筛网上面未磨损的吸附剂颗粒质量。
500NaAlCa15吸附剂的抗压强度和磨损率分别为1.15Mpa和0.31％，如图2(a)所示。
对比例4
1.吸附剂制备：
使用电子天平称取2.97g的CaCl2与134.92g的AlCl3·6H2O，使其溶解于300ml的去离子水中，在室温下，使用电动搅拌机搅拌至完全溶解。使用电子天平称取68.78g的NaOH溶解于一定体积的去离子水中制备成5mol/L的NaOH溶液，使用滴定管以1ml/min 的速度把NaOH溶液滴入混合溶液中，使用电动搅拌机搅拌8小时后得到混合浆液。使用布氏漏斗过滤3次混合浆液后得到固体混合物，将固体混合物放入干燥箱中以110℃干燥12h，将其放置马弗炉内以3k/min的升温速率分别从室温升至900℃并恒温煅烧4 h，从而得到相应的载体。使用电子天平称取9.9g的Na2CO3，使其溶解于30ml的去离子水中，在室温下，使用磁力搅拌机搅拌至完全溶解。使用破碎机将载体破碎至200目以下，称取20.1g载体粉末加入碳酸钠溶液中，用磁力搅拌机在40℃恒温下将其浸渍搅拌12h后得到胶体。将胶体放入干燥箱中以110℃干燥12h后，放置马弗炉内以3k/min 的升温速率从室温升至400℃焙烧4h，得到块状吸附剂。将块状吸附剂破碎筛分至 180-200目，将得到的吸附剂记为900NaAlCa5。
2.抗压强度和磨损率测试
利用精密压力试验机对吸附剂进行抗压强度测试，利用游标卡尺量取吸附剂的粒径，并将吸附剂颗粒放置在挤压载物台上的吸附剂颗粒，直至颗粒破碎，此时记录显示屏上颗粒在挤压过程中受到的最大压力。并用下述公式(2)计算吸附剂的抗压强度；利用脆碎度测试仪进行吸附剂的磨损率测试，使用电子天平称量初始粒径为0.4-0.5mm 的900NaAlCa5吸附剂的初始质量并记为M0，将吸附剂倒入到转盘中，设定转动时间为 45分钟后启动脆碎度测试仪。脆碎度测试仪结束工作后，使用标准样品筛筛选出大小为 0.4mm的高强度吸附剂剩余含量，使用电子天平称量其质量并记为Mr。并用下述公式 (3)计算吸附剂的磨损率；
Figure RE-GDA0002287594590000071
其中Fmax(N)为记录仪记录的最大压力；d(mm)为颗粒的直径。
Figure RE-GDA0002287594590000072
其中M0为吸附剂颗粒的初始质量，Mr为旋转一定次数后留在筛网上面未磨损的吸附剂颗粒质量。
900NaAlCa5吸附剂的抗压强度和磨损率分别为1.49Mpa和0.42％，如图2(b)所示。
对比例5
1.吸附剂制备：
使用电子天平称取7.57g的MgCl2·6H2O与134.92g的AlCl3·6H2O，使其溶解于300ml 的去离子水中，在室温下，使用电动搅拌机搅拌至完全溶解。使用电子天平称取70.04g 的NaOH溶解于一定体积的去离子水中制备成5mol/L的NaOH溶液，使用滴定管以1ml/min的速度把NaOH溶液滴入混合溶液中，使用电动搅拌机搅拌8小时后得到混合浆液。使用布氏漏斗过滤3次混合浆液后得到固体混合物，将固体混合物放入干燥箱中以110℃干燥12h，将其放置马弗炉内以3k/min的升温速率分别从室温升至500℃并恒温煅烧4h，从而得到相应的载体。使用电子天平称取9.9g的Na2CO3，使其溶解于 30ml的去离子水中，在室温下，使用磁力搅拌机搅拌至完全溶解。使用破碎机将载体破碎至200目以下，称取20.1g载体粉末加入碳酸钠溶液中，用磁力搅拌机在40℃恒温下将其浸渍搅拌12h后得到胶体。将胶体放入干燥箱中以110℃干燥12h后，放置马弗炉内以3k/min的升温速率从室温升至400℃焙烧4h，得到块状吸附剂。将块状吸附剂破碎筛分至180-200目，将得到的吸附剂记为500NaAlMg5。
2.抗压强度和磨损率测试
利用精密压力试验机对吸附剂进行抗压强度测试，利用游标卡尺量取吸附剂的粒径，并将吸附剂颗粒放置在挤压载物台上的吸附剂颗粒，直至颗粒破碎，此时记录显示屏上颗粒在挤压过程中受到的最大压力。并用下述公式(2)计算吸附剂的抗压强度；利用脆碎度测试仪进行吸附剂的磨损率测试，使用电子天平称量初始粒径为0.4-0.5mm 的500NaAlMg5吸附剂的初始质量并记为M0，将吸附剂倒入到转盘中，设定转动时间为 45分钟后启动脆碎度测试仪。脆碎度测试仪结束工作后，使用标准样品筛筛选出大小为 0.4mm的高强度吸附剂剩余含量，使用电子天平称量其质量并记为Mr。并用下述公式 (3)计算吸附剂的磨损率；
Figure RE-GDA0002287594590000081
其中Fmax(N)为记录仪记录的最大压力；d(mm)为颗粒的直径。
Figure RE-GDA0002287594590000082
其中M0为吸附剂颗粒的初始质量，Mr为旋转一定次数后留在筛网上面未磨损的吸附剂颗粒质量。
500NaAlMg5吸附剂的抗压强度和磨损率分别为0.87Mpa和0.52％，如图4(a)所示。
对比例6
1.吸附剂制备：
使用电子天平称取15.14g的MgCl2·6H2O与127.82g的AlCl3·6H2O，使其溶解于300ml 的去离子水中，在室温下，使用电动搅拌机搅拌至完全溶解。使用电子天平称取69.48g 的NaOH溶解于一定体积的去离子水中制备成5mol/L的NaOH溶液，使用滴定管以1ml/min的速度把NaOH溶液滴入混合溶液中，使用电动搅拌机搅拌8小时后得到混合浆液。使用布氏漏斗过滤3次混合浆液后得到固体混合物，将固体混合物放入干燥箱中以110℃干燥12h，将其放置马弗炉内以3k/min的升温速率分别从室温升至500℃并恒温煅烧4h，从而得到相应的载体。使用电子天平称取9.9g的Na2CO3，使其溶解于 30ml的去离子水中，在室温下，使用磁力搅拌机搅拌至完全溶解。使用破碎机将载体破碎至200目以下，称取20.1g载体粉末加入碳酸钠溶液中，用磁力搅拌机在40℃恒温下将其浸渍搅拌12h后得到胶体。将胶体放入干燥箱中以110℃干燥12h后，放置马弗炉内以3k/min的升温速率从室温升至400℃焙烧4h，得到块状吸附剂。将块状吸附剂破碎筛分至180-200目，将得到的吸附剂记为500NaAlMg10。
2.抗压强度和磨损率测试
利用精密压力试验机对吸附剂进行抗压强度测试，利用游标卡尺量取吸附剂的粒径，并将吸附剂颗粒放置在挤压载物台上的吸附剂颗粒，直至颗粒破碎，此时记录显示屏上颗粒在挤压过程中受到的最大压力。并用下述公式(2)计算吸附剂的抗压强度；利用脆碎度测试仪进行吸附剂的磨损率测试，使用电子天平称量初始粒径为0.4-0.5mm 的500NaAlMg10吸附剂的初始质量并记为M0，将吸附剂倒入到转盘中，设定转动时间为45分钟后启动脆碎度测试仪。脆碎度测试仪结束工作后，使用标准样品筛筛选出大小为0.4mm的高强度吸附剂剩余含量，使用电子天平称量其质量并记为Mr。并用下述公式(3)计算吸附剂的磨损率；
Figure RE-GDA0002287594590000091
其中Fmax(N)为记录仪记录的最大压力；d(mm)为颗粒的直径。
Figure RE-GDA0002287594590000092
其中M0为吸附剂颗粒的初始质量，Mr为旋转一定次数后留在筛网上面未磨损的吸附剂颗粒质量。
500NaAlMg10吸附剂的抗压强度和磨损率分别为0.95Mpa和0.49％，如图4(a)所示。
对比例7
1.吸附剂制备：
使用电子天平称取22.7g的MgCl2·6H2O与120.72g的AlCl3·6H2O，使其溶解于300ml 的去离子水中，在室温下，使用电动搅拌机搅拌至完全溶解。使用电子天平称取68.93g 的NaOH溶解于一定体积的去离子水中制备成5mol/L的NaOH溶液，使用滴定管以1ml/min的速度把NaOH溶液滴入混合溶液中，使用电动搅拌机搅拌8小时后得到混合浆液。使用布氏漏斗过滤3次混合浆液后得到固体混合物，将固体混合物放入干燥箱中以110℃干燥12h，将其放置马弗炉内以3k/min的升温速率分别从室温升至700℃并恒温煅烧4h，从而得到相应的载体。使用电子天平称取9.9g的Na2CO3，使其溶解于 30ml的去离子水中，在室温下，使用磁力搅拌机搅拌至完全溶解。使用破碎机将载体破碎至200目以下，称取20.1g载体粉末加入碳酸钠溶液中，用磁力搅拌机在40℃恒温下将其浸渍搅拌12h后得到胶体。将胶体放入干燥箱中以110℃干燥12h后，放置马弗炉内以3k/min的升温速率从室温升至400℃焙烧4h，得到块状吸附剂。将块状吸附剂破碎筛分至180-200目，将得到的吸附剂记为700NaAlMg15。
2.抗压强度和磨损率测试
利用精密压力试验机对吸附剂进行抗压强度测试，利用游标卡尺量取吸附剂的粒径，并将吸附剂颗粒放置在挤压载物台上的吸附剂颗粒，直至颗粒破碎，此时记录显示屏上颗粒在挤压过程中受到的最大压力。并用下述公式(2)计算吸附剂的抗压强度；利用脆碎度测试仪进行吸附剂的磨损率测试，使用电子天平称量初始粒径为0.4-0.5mm 的700NaAlMg15吸附剂的初始质量并记为M0，将吸附剂倒入到转盘中，设定转动时间为45分钟后启动脆碎度测试仪。脆碎度测试仪结束工作后，使用标准样品筛筛选出大小为0.4mm的高强度吸附剂剩余含量，使用电子天平称量其质量并记为Mr。并用下述公式(3)计算吸附剂的磨损率；
其中Fmax(N)为记录仪记录的最大压力；d(mm)为颗粒的直径。
Figure RE-GDA0002287594590000102
其中M0为吸附剂颗粒的初始质量，Mr为旋转一定次数后留在筛网上面未磨损的吸附剂颗粒质量。
700NaAlMg15吸附剂的抗压强度和磨损率分别为0.93Mpa和0.38％，如图4(b)所示。
对比例8：
1.吸附剂制备：
使用电子天平称取22.7g的MgCl2·6H2O与120.72g的AlCl3·6H2O，使其溶解于300ml 的去离子水中，在室温下，使用电动搅拌机搅拌至完全溶解。使用电子天平称取68.93g 的NaOH溶解于一定体积的去离子水中制备成5mol/L的NaOH溶液，使用滴定管以1ml/min的速度把NaOH溶液滴入混合溶液中，使用电动搅拌机搅拌8小时后得到混合浆液。使用布氏漏斗过滤3次混合浆液后得到固体混合物，将固体混合物放入干燥箱中以110℃干燥12h，将其放置马弗炉内以3k/min的升温速率分别从室温升至900℃并恒温煅烧4h，从而得到相应的载体。使用电子天平称取9.9g的Na2CO3，使其溶解于 30ml的去离子水中，在室温下，使用磁力搅拌机搅拌至完全溶解。使用破碎机将载体破碎至200目以下，称取20.1g载体粉末加入碳酸钠溶液中，用磁力搅拌机在40℃恒温下将其浸渍搅拌12h后得到胶体。将胶体放入干燥箱中以110℃干燥12h后，放置马弗炉内以3k/min的升温速率从室温升至400℃焙烧4h，得到块状吸附剂。将块状吸附剂破碎筛分至180-200目，将得到的吸附剂记为900NaAlMg15。
2.抗压强度和磨损率测试
利用精密压力试验机对吸附剂进行抗压强度测试，利用游标卡尺量取吸附剂的粒径，并将吸附剂颗粒放置在挤压载物台上的吸附剂颗粒，直至颗粒破碎，此时记录显示屏上颗粒在挤压过程中受到的最大压力。并用下述公式(2)计算吸附剂的抗压强度；利用脆碎度测试仪进行吸附剂的磨损率测试，使用电子天平称量初始粒径为0.4-0.5mm 的900NaAlMg15吸附剂的初始质量并记为M0，将吸附剂倒入到转盘中，设定转动时间为45分钟后启动脆碎度测试仪。脆碎度测试仪结束工作后，使用标准样品筛筛选出大小为0.4mm的高强度吸附剂剩余含量，使用电子天平称量其质量并记为Mr。并用下述公式(3)计算吸附剂的磨损率；
其中Fmax(N)为记录仪记录的最大压力；d(mm)为颗粒的直径。
Figure RE-GDA0002287594590000112
其中M0为吸附剂颗粒的初始质量，Mr为旋转一定次数后留在筛网上面未磨损的吸附剂颗粒质量。
900NaAlMg15吸附剂的抗压强度和磨损率分别为0.48Mpa和0.61％，如图4(b)所示。
实施例1：
1.吸附剂制备：
使用电子天平称取2.97g的CaCl2与134.92g的AlCl3·6H2O，使其溶解于300ml的去离子水中，在室温下，使用电动搅拌机搅拌至完全溶解。使用电子天平称取69.2g的NaOH溶解于一定体积的去离子水中制备成5mol/L的NaOH溶液，使用滴定管以1ml/min的速度把NaOH溶液滴入混合溶液中，使用电动搅拌机搅拌8小时后得到混合浆液。使用布氏漏斗过滤3次混合浆液后得到固体混合物，将固体混合物放入干燥箱中以110℃干燥 12h，将其放置马弗炉内以3k/min的升温速率分别从室温升至700℃并恒温煅烧4h，从而得到相应的载体。使用电子天平称取9.9g的Na2CO3，使其溶解于30ml的去离子水中，在室温下，使用磁力搅拌机搅拌至完全溶解。使用破碎机将载体破碎至200目以下，称取20.1g载体粉末加入碳酸钠溶液中，用磁力搅拌机在40℃恒温下将其浸渍搅拌 12h后得到胶体。将胶体放入干燥箱中以110℃干燥12h后，放置马弗炉内以3k/min 的升温速率从室温升至400℃焙烧4h，得到块状吸附剂。将块状吸附剂破碎筛分至 180-200目，将得到的吸附剂记为700NaAlCa5。
2.二氧化碳吸附量测试
利用固定床反应器对高强度吸附剂进行吸附量测试。将1g高强度吸附剂与10g粒径在 120-150μm之间的惰性物质刚玉混合。床料由脱脂棉花支撑使其置于反应器中段的热电偶处。检查试验装置气密性，使用温控箱将反应器内温度达到设定50℃维持恒定，并通入2L/min的N2吹扫15min，切换总气量为2L/min的模拟烟气(10vol％CO2+10vol％H2O (g)+80vol％N2)持续45min。CO2吸附结束后，切断水蒸气和CO2，N2流量调至2L/min 进行吹扫，当烟气分析仪CO2显示浓度为0时，把N2流量调至2L/min，反应器温度升温至150℃开始吸附剂的再生过程。反应器出口CO2浓度由MRU烟气分析仪测定，并用下述公式(1)计算二氧化碳的吸附量。
Figure RE-GDA0002287594590000121
其中Q(L/s)为N2流量，m(g)为吸附剂质量，为吸附剂再生过程中t时刻反应器出口CO2浓度
700NaAlCa5吸附剂的吸附量如图2所示，通过图2可以看出吸附剂的吸附量为2.21mmol/g，在四次脱碳再生循环吸附剂的吸附量保持稳定。
3.抗压强度和磨损率测试
利用精密压力试验机对吸附剂进行抗压强度测试，利用游标卡尺量取吸附剂的粒径，并将吸附剂颗粒放置在挤压载物台上的吸附剂颗粒，直至颗粒破碎，此时记录显示屏上颗粒在挤压过程中受到的最大压力。并用下述公式(2)计算吸附剂的抗压强度；利用脆碎度测试仪进行吸附剂的磨损率测试，使用电子天平称量初始粒径为0.4-0.5mm 的700NaAlCa5吸附剂的初始质量并记为M0，将吸附剂倒入到转盘中，设定转动时间为 45分钟后启动脆碎度测试仪。脆碎度测试仪结束工作后，使用标准样品筛筛选出大小为0.4mm的高强度吸附剂剩余含量，使用电子天平称量其质量并记为Mr。并用下述公式 (3)计算吸附剂的磨损率；
其中Fmax(N)为记录仪记录的最大压力；d(mm)为颗粒的直径。
Figure RE-GDA0002287594590000132
其中M0为吸附剂颗粒的初始质量，Mr为旋转一定次数后留在筛网上面未磨损的吸附剂颗粒质量。
700NaAlCa5吸附剂的抗压强度和磨损率分别为5.69Mpa和0.12％，如图2(a)所示。
实验例2：
1.吸附剂制备：
使用电子天平称取22.7g的MgCl2·6H2O与120.72g的AlCl3·6H2O，使其溶解于300ml 的去离子水中，在室温下，使用电动搅拌机搅拌至完全溶解。使用电子天平称取68.93g 的NaOH溶解于一定体积的去离子水中制备成5mol/L的NaOH溶液，使用滴定管以1ml/min的速度把NaOH溶液滴入混合溶液中，使用电动搅拌机搅拌8小时后得到混合浆液。使用布氏漏斗过滤3次混合浆液后得到固体混合物，将固体混合物放入干燥箱中以110℃干燥12h，将其放置马弗炉内以3k/min的升温速率分别从室温升至500℃并恒温煅烧4h，从而得到相应的载体。使用电子天平称取9.9g的Na2CO3，使其溶解于 30ml的去离子水中，在室温下，使用磁力搅拌机搅拌至完全溶解。使用破碎机将载体破碎至200目以下，称取20.1g载体粉末加入碳酸钠溶液中，用磁力搅拌机在40℃恒温下将其浸渍搅拌12h后得到胶体。将胶体放入干燥箱中以110℃干燥12h后，放置马弗炉内以3k/min的升温速率从室温升至400℃焙烧4h，得到块状吸附剂。将块状吸附剂破碎筛分至180-200目，将得到的吸附剂记为500NaAlMg15。
2.二氧化碳吸附量测试
利用固定床反应器对高强度吸附剂进行吸附量测试。将1g高强度吸附剂与10g粒径在 120-150μm之间的惰性物质刚玉混合。床料由脱脂棉花支撑使其置于反应器中段的热电偶处。检查试验装置气密性，使用温控箱将反应器内温度达到设定50℃维持恒定，并通入2L/min的N2吹扫15min，切换总气量为2L/min的模拟烟气(10vol％CO2+10vol％H2O (g)+80vol％N2)持续45min。CO2吸附结束后，切断水蒸气和CO2，N2流量调至2L/min 进行吹扫，当烟气分析仪CO2显示浓度为0时，把N2流量调至2L/min，反应器温度升温至150℃开始吸附剂的再生过程。反应器出口CO2浓度由MRU烟气分析仪测定，并用下述公式(1)计算二氧化碳的吸附量。
Figure RE-GDA0002287594590000141
其中Q(L/s)为N2流量，m(g)为吸附剂质量，为吸附剂再生过程中t时刻反应器出口CO2浓度
500NaAlMg15吸附剂的吸附量如图2所示，通过图2可以看出吸附剂的吸附量为2.41mmol/g，在四次脱碳再生循环吸附剂的吸附量保持稳定。
3.抗压强度和磨损率测试
利用精密压力试验机对吸附剂进行抗压强度测试，利用游标卡尺量取吸附剂的粒径，并将吸附剂颗粒放置在挤压载物台上的吸附剂颗粒，直至颗粒破碎，此时记录显示屏上颗粒在挤压过程中受到的最大压力。并用下述公式(2)计算吸附剂的抗压强度；利用脆碎度测试仪进行吸附剂的磨损率测试，使用电子天平称量初始粒径为0.4-0.5mm 的500NaAlMg15吸附剂的初始质量并记为M0，将吸附剂倒入到转盘中，设定转动时间为45分钟后启动脆碎度测试仪。脆碎度测试仪结束工作后，使用标准样品筛筛选出大小为0.4mm的高强度吸附剂剩余含量，使用电子天平称量其质量并记为Mr。并用下述公式(3)计算吸附剂的磨损率；
Figure RE-GDA0002287594590000142
其中Fmax(N)为记录仪记录的最大压力；d(mm)为颗粒的直径。
Figure RE-GDA0002287594590000143
其中M0为吸附剂颗粒的初始质量，Mr为旋转一定次数后留在筛网上面未磨损的吸附剂颗粒质量。
500NaAlMg15吸附剂的抗压强度和磨损率分别为1.55Mpa和0.24％，如图4(b)所示。
实施例3：
1.吸附剂制备：
使用电子天平称取2.97g的CaCl2与134.92g的AlCl3·6H2O，使其溶解于300ml的去离子水中，在室温下，使用电动搅拌机搅拌至完全溶解。使用电子天平称取266.15ml 的25％的氨水，使用滴定管以1ml/min的速度把氨水滴入混合溶液中，使用电动搅拌机搅拌8小时后得到混合浆液。使用布氏漏斗过滤3次混合浆液后得到固体混合物，将固体混合物放入干燥箱中以110℃干燥12h，将其放置马弗炉内以3k/min的升温速率分别从室温升至700℃并恒温煅烧4h，从而得到相应的载体。使用电子天平称取9.9g的 Na2CO3，使其溶解于30ml的去离子水中，在室温下，使用磁力搅拌机搅拌至完全溶解。使用破碎机将载体破碎至200目以下，称取20.1g载体粉末加入碳酸钠溶液中，用磁力搅拌机在40℃恒温下将其浸渍搅拌12h后得到胶体。将胶体放入干燥箱中以110℃干燥12h后，放置马弗炉内以3k/min的升温速率从室温升至400℃焙烧4h，得到块状吸附剂。将块状吸附剂破碎筛分至180-200目。
2.二氧化碳吸附量测试
利用固定床反应器对高强度吸附剂进行吸附量测试。将1g高强度吸附剂与10g粒径在120-150μm之间的惰性物质刚玉混合。床料由脱脂棉花支撑使其置于反应器中段的热电偶处。检查试验装置气密性，使用温控箱将反应器内温度达到设定50℃维持恒定，并通入2L/min的N2吹扫15min，切换总气量为2L/min的模拟烟气(10vol％CO2+10vol％ H2O(g)+80vol％N2)持续45min。CO2吸附结束后，切断水蒸气和CO2，N2流量调至2L/min 进行吹扫，当烟气分析仪CO2显示浓度为0时，把N2流量调至2L/min，反应器温度升温至150℃开始吸附剂的再生过程。反应器出口CO2浓度由MRU烟气分析仪测定，并用下述公式(1)计算二氧化碳的吸附量。
Figure RE-GDA0002287594590000151
其中Q(L/s)为N2流量，m(g)为吸附剂质量，为吸附剂再生过程中t时刻反应器出口CO2浓度
此吸附剂的吸附量能与700NaAlCa5吸附剂达到相同的吸附性能。
3.抗压强度和磨损率测试
利用精密压力试验机对吸附剂进行抗压强度测试，利用游标卡尺量取吸附剂的粒径，并将吸附剂颗粒放置在挤压载物台上的吸附剂颗粒，直至颗粒破碎，此时记录显示屏上颗粒在挤压过程中受到的最大压力。并用下述公式(2)计算吸附剂的抗压强度；利用脆碎度测试仪进行吸附剂的磨损率测试，使用电子天平称量初始粒径为0.4-0.5mm 的吸附剂的初始质量并记为M0，将吸附剂倒入到转盘中，设定转动时间为45分钟后启动脆碎度测试仪。脆碎度测试仪结束工作后，使用标准样品筛筛选出大小为0.4mm的高强度吸附剂剩余含量，使用电子天平称量其质量并记为Mr。并用下述公式(3)计算吸附剂的磨损率；
Figure RE-GDA0002287594590000161
其中Fmax(N)为记录仪记录的最大压力；d(mm)为颗粒的直径。
Figure RE-GDA0002287594590000162
其中M0为吸附剂颗粒的初始质量，Mr为旋转一定次数后留在筛网上面未磨损的吸附剂颗粒质量。
此吸附剂能与700NaAlCa5吸附剂达到相同的抗压强度和磨损率。
实施例4：
1.吸附剂制备：
使用电子天平称取2.97g的CaCl2与51.41g的NaAlO2，使其溶解于300ml的去离子水中，在室温下，使用电动搅拌机搅拌至完全溶解。使用电子天平称取266.15ml的25％的氨水，使用滴定管以1ml/min的速度把氨水滴入混合溶液中，使用电动搅拌机搅拌8 小时后得到混合浆液。使用布氏漏斗过滤3次混合浆液后得到固体混合物，将固体混合物放入干燥箱中以110℃干燥12h，将其放置马弗炉内以3k/min的升温速率分别从室温升至700℃并恒温煅烧4h，从而得到相应的载体。使用电子天平称取9.9g的Na2CO3，使其溶解于30ml的去离子水中，在室温下，使用磁力搅拌机搅拌至完全溶解。使用破碎机将载体破碎至200目以下，称取20.1g载体粉末加入碳酸钠溶液中，用磁力搅拌机在40℃恒温下将其浸渍搅拌12h后得到胶体。将胶体放入干燥箱中以110℃干燥12h 后，放置马弗炉内以3k/min的升温速率从室温升至400℃焙烧4h，得到块状吸附剂。将块状吸附剂破碎筛分至180-200目。
2.二氧化碳吸附量测试
利用固定床反应器对高强度吸附剂进行吸附量测试。将1g高强度吸附剂与10g粒径在120-150μm之间的惰性物质刚玉混合。床料由脱脂棉花支撑使其置于反应器中段的热电偶处。检查试验装置气密性，使用温控箱将反应器内温度达到设定50℃维持恒定，并通入2L/min的N2吹扫15min，切换总气量为2L/min的模拟烟气(10vol％CO2+10vol％ H2O(g)+80vol％N2)持续45min。CO2吸附结束后，切断水蒸气和CO2，N2流量调至2L/min 进行吹扫，当烟气分析仪CO2显示浓度为0时，把N2流量调至2L/min，反应器温度升温至150℃开始吸附剂的再生过程。反应器出口CO2浓度由MRU烟气分析仪测定，并用下述公式(1)计算二氧化碳的吸附量。
Figure RE-GDA0002287594590000171
其中Q(L/s)为N2流量，m(g)为吸附剂质量，为吸附剂再生过程中t时刻反应器出口CO2浓度
此吸附剂的吸附量能与700NaAlCa5吸附剂达到相同的吸附性能。
3.抗压强度和磨损率测试
利用精密压力试验机对吸附剂进行抗压强度测试，利用游标卡尺量取吸附剂的粒径，并将吸附剂颗粒放置在挤压载物台上的吸附剂颗粒，直至颗粒破碎，此时记录显示屏上颗粒在挤压过程中受到的最大压力。并用下述公式(2)计算吸附剂的抗压强度；利用脆碎度测试仪进行吸附剂的磨损率测试，使用电子天平称量初始粒径为0.4-0.5mm 的吸附剂的初始质量并记为M0，将吸附剂倒入到转盘中，设定转动时间为45分钟后启动脆碎度测试仪。脆碎度测试仪结束工作后，使用标准样品筛筛选出大小为0.4mm的高强度吸附剂剩余含量，使用电子天平称量其质量并记为Mr。并用下述公式(3)计算吸附剂的磨损率；
Figure RE-GDA0002287594590000172
其中Fmax(N)为记录仪记录的最大压力；d(mm)为颗粒的直径。
Figure RE-GDA0002287594590000173
其中M0为吸附剂颗粒的初始质量，Mr为旋转一定次数后留在筛网上面未磨损的吸附剂颗粒质量。
此吸附剂能与700NaAlCa5吸附剂达到相同的抗压强度和磨损率。
实施例5：
1.吸附剂制备：
使用电子天平称取6.33g的Ca(NO3)2·4H2O与51.41g的NaAlO2，使其溶解于300ml的去离子水中，在室温下，使用电动搅拌机搅拌至完全溶解。使用电子天平称取266.15ml的25％的氨水，使用滴定管以1ml/min的速度把氨水滴入混合溶液中，使用电动搅拌机搅拌8小时后得到混合浆液。使用布氏漏斗过滤3次混合浆液后得到固体混合物，将固体混合物放入干燥箱中以110℃干燥12h，将其放置马弗炉内以3k/min的升温速率分别从室温升至700℃并恒温煅烧4h，从而得到相应的载体。使用电子天平称取9.9g的 Na2CO3，使其溶解于30ml的去离子水中，在室温下，使用磁力搅拌机搅拌至完全溶解。使用破碎机将载体破碎至200目以下，称取20.1g载体粉末加入碳酸钠溶液中，用磁力搅拌机在40℃恒温下将其浸渍搅拌12h后得到胶体。将胶体放入干燥箱中以110℃干燥12h后，放置马弗炉内以3k/min的升温速率从室温升至400℃焙烧4h，得到块状吸附剂。将块状吸附剂破碎筛分至180-200目。
2.二氧化碳吸附量测试
利用固定床反应器对高强度吸附剂进行吸附量测试。将1g高强度吸附剂与10g粒径在120-150μm之间的惰性物质刚玉混合。床料由脱脂棉花支撑使其置于反应器中段的热电偶处。检查试验装置气密性，使用温控箱将反应器内温度达到设定50℃维持恒定，并通入2L/min的N2吹扫15min，切换总气量为2L/min的模拟烟气(10vol％CO2+10vol％ H2O(g)+80vol％N2)持续45min。CO2吸附结束后，切断水蒸气和CO2，N2流量调至2L/min 进行吹扫，当烟气分析仪CO2显示浓度为0时，把N2流量调至2L/min，反应器温度升温至150℃开始吸附剂的再生过程。反应器出口CO2浓度由MRU烟气分析仪测定，并用下述公式(1)计算二氧化碳的吸附量。
Figure RE-GDA0002287594590000181
其中Q(L/s)为N2流量，m(g)为吸附剂质量，为吸附剂再生过程中t时刻反应器出口CO2浓度
此吸附剂的吸附量能与700NaAlCa5吸附剂达到相同的吸附性能。
3.抗压强度和磨损率测试
利用精密压力试验机对吸附剂进行抗压强度测试，利用游标卡尺量取吸附剂的粒径，并将吸附剂颗粒放置在挤压载物台上的吸附剂颗粒，直至颗粒破碎，此时记录显示屏上颗粒在挤压过程中受到的最大压力。并用下述公式(2)计算吸附剂的抗压强度；利用脆碎度测试仪进行吸附剂的磨损率测试，使用电子天平称量初始粒径为0.4-0.5mm 的吸附剂的初始质量并记为M0，将吸附剂倒入到转盘中，设定转动时间为45分钟后启动脆碎度测试仪。脆碎度测试仪结束工作后，使用标准样品筛筛选出大小为0.4mm的高强度吸附剂剩余含量，使用电子天平称量其质量并记为Mr。并用下述公式(3)计算吸附剂的磨损率；
其中Fmax(N)为记录仪记录的最大压力；d(mm)为颗粒的直径。
Figure RE-GDA0002287594590000192
其中M0为吸附剂颗粒的初始质量，Mr为旋转一定次数后留在筛网上面未磨损的吸附剂颗粒质量。
此吸附剂能与700NaAlCa5吸附剂达到相同的抗压强度和磨损率。
实施例6：
1.吸附剂制备：
使用电子天平称取6.33g的Ca(NO3)2·4H2O与51.41g的NaAlO2，使其溶解于300ml的去离子水中，在室温下，使用电动搅拌机搅拌至完全溶解。使用电子天平称取69.2g 的NaOH溶解于一定体积的去离子水中制备成5mol/L的NaOH溶液，使用滴定管以 1ml/min的速度把NaOH溶液滴入混合溶液中，使用电动搅拌机搅拌8小时后得到混合浆液。使用布氏漏斗过滤3次混合浆液后得到固体混合物，将固体混合物放入干燥箱中以110℃干燥12h，将其放置马弗炉内以3k/min的升温速率分别从室温升至700℃并恒温煅烧4h，从而得到相应的载体。使用电子天平称取9.9g的Na2CO3，使其溶解于 30ml的去离子水中，在室温下，使用磁力搅拌机搅拌至完全溶解。使用破碎机将载体破碎至200目以下，称取20.1g载体粉末加入碳酸钠溶液中，用磁力搅拌机在40℃恒温下将其浸渍搅拌12h后得到胶体。将胶体放入干燥箱中以110℃干燥12h后，放置马弗炉内以3k/min的升温速率从室温升至400℃焙烧4h，得到块状吸附剂。将块状吸附剂破碎筛分至180-200目。
2.二氧化碳吸附量测试
利用固定床反应器对高强度吸附剂进行吸附量测试。将1g高强度吸附剂与10g粒径在120-150μm之间的惰性物质刚玉混合。床料由脱脂棉花支撑使其置于反应器中段的热电偶处。检查试验装置气密性，使用温控箱将反应器内温度达到设定50℃维持恒定，并通入2L/min的N2吹扫15min，切换总气量为2L/min的模拟烟气(10vol％CO2+10vol％ H2O(g)+80vol％N2)持续45min。CO2吸附结束后，切断水蒸气和CO2，N2流量调至2L/min 进行吹扫，当烟气分析仪CO2显示浓度为0时，把N2流量调至2L/min，反应器温度升温至150℃开始吸附剂的再生过程。反应器出口CO2浓度由MRU烟气分析仪测定，并用下述公式(1)计算二氧化碳的吸附量。
Figure RE-GDA0002287594590000201
其中Q(L/s)为N2流量，m(g)为吸附剂质量，为吸附剂再生过程中t时刻反应器出口CO2浓度
此吸附剂的吸附量能与700NaAlCa5吸附剂达到相同的吸附性能。
3.抗压强度和磨损率测试
利用精密压力试验机对吸附剂进行抗压强度测试，利用游标卡尺量取吸附剂的粒径，并将吸附剂颗粒放置在挤压载物台上的吸附剂颗粒，直至颗粒破碎，此时记录显示屏上颗粒在挤压过程中受到的最大压力。并用下述公式(2)计算吸附剂的抗压强度；利用脆碎度测试仪进行吸附剂的磨损率测试，使用电子天平称量初始粒径为0.4-0.5mm 的吸附剂的初始质量并记为M0，将吸附剂倒入到转盘中，设定转动时间为45分钟后启动脆碎度测试仪。脆碎度测试仪结束工作后，使用标准样品筛筛选出大小为0.4mm的高强度吸附剂剩余含量，使用电子天平称量其质量并记为Mr。并用下述公式(3)计算吸附剂的磨损率；
Figure RE-GDA0002287594590000211
其中Fmax(N)为记录仪记录的最大压力；d(mm)为颗粒的直径。
Figure RE-GDA0002287594590000212
其中M0为吸附剂颗粒的初始质量，Mr为旋转一定次数后留在筛网上面未磨损的吸附剂颗粒质量。
此吸附剂能与700NaAlCa5吸附剂达到相同的抗压强度和磨损率。
实施例7
1.吸附剂制备
使用电子天平称取6.33g的Ca(NO3)2·4H2O与51.41g的NaAlO2，使其溶解于300ml的去离子水中，在室温下，使用电动搅拌机搅拌至完全溶解。使用电子天平称取69.2g 的NaOH溶解于一定体积的去离子水中制备成5mol/L的NaOH溶液，使用滴定管以1ml/min的速度把NaOH溶液滴入混合溶液中，使用电动搅拌机搅拌8小时后得到混合浆液。使用布氏漏斗过滤3次混合浆液后得到固体混合物，将固体混合物放入干燥箱中以110℃干燥12h，将其放置马弗炉内以3k/min的升温速率分别从室温升至700℃并恒温煅烧4h，从而得到相应的载体。使用电子天平称取9.9g的Na2CO3，使其溶解于 30ml的去离子水中，在室温下，使用磁力搅拌机搅拌至完全溶解。使用破碎机将载体破碎至200目以下，称取20.1g载体粉末加入碳酸钠溶液中，用磁力搅拌机在40℃恒温下将其浸渍搅拌12h后得到胶体。将胶体放入干燥箱中以110℃干燥12h后，放置马弗炉内以3k/min的升温速率从室温升至400℃焙烧4h，得到块状吸附剂。将块状吸附剂破碎筛分至180-200目。
2.二氧化碳吸附量测试
利用固定床反应器对高强度吸附剂进行吸附量测试。将1g高强度吸附剂与10g粒径在120-150μm之间的惰性物质刚玉混合。床料由脱脂棉花支撑使其置于反应器中段的热电偶处。检查试验装置气密性，使用温控箱将反应器内温度达到设定50℃维持恒定，并通入2L/min的N2吹扫15min，切换总气量为2L/min的模拟烟气(10vol％CO2+10vol％ H2O(g)+80vol％N2)持续45min。CO2吸附结束后，切断水蒸气和CO2，N2流量调至2L/min 进行吹扫，当烟气分析仪CO2显示浓度为0时，把N2流量调至2L/min，反应器温度升温至150℃开始吸附剂的再生过程。反应器出口CO2浓度由MRU烟气分析仪测定，并用下述公式(1)计算二氧化碳的吸附量。
Figure RE-GDA0002287594590000221
其中Q(L/s)为N2流量，m(g)为吸附剂质量，为吸附剂再生过程中t时刻反应器出口CO2浓度
此吸附剂的吸附量能与700NaAlCa5吸附剂达到相同的吸附性能。
3.抗压强度和磨损率测试
利用精密压力试验机对吸附剂进行抗压强度测试，利用游标卡尺量取吸附剂的粒径，并将吸附剂颗粒放置在挤压载物台上的吸附剂颗粒，直至颗粒破碎，此时记录显示屏上颗粒在挤压过程中受到的最大压力。并用下述公式(2)计算吸附剂的抗压强度；利用脆碎度测试仪进行吸附剂的磨损率测试，使用电子天平称量初始粒径为0.4-0.5mm 的吸附剂的初始质量并记为M0，将吸附剂倒入到转盘中，设定转动时间为45分钟后启动脆碎度测试仪。脆碎度测试仪结束工作后，使用标准样品筛筛选出大小为0.4mm的高强度吸附剂剩余含量，使用电子天平称量其质量并记为Mr。并用下述公式(3)计算吸附剂的磨损率；
Figure RE-GDA0002287594590000222
其中Fmax(N)为记录仪记录的最大压力；d(mm)为颗粒的直径。
Figure RE-GDA0002287594590000223
其中M0为吸附剂颗粒的初始质量，Mr为旋转一定次数后留在筛网上面未磨损的吸附剂颗粒质量。
此吸附剂能与700NaAlCa5吸附剂达到相同的抗压强度和磨损率。
实施例8
1.吸附剂制备
使用电子天平称取6.33g的Ca(NO3)2·4H2O与209.63g的Al(NO3)3·9H2O，使其溶解于300ml的去离子水中，在室温下，使用电动搅拌机搅拌至完全溶解。使用电子天平称取69.2g的NaOH溶解于一定体积的去离子水中制备成5mol/L的NaOH溶液，使用滴定管以1ml/min的速度把NaOH溶液滴入混合溶液中，使用电动搅拌机搅拌8小时后得到混合浆液。使用布氏漏斗过滤3次混合浆液后得到固体混合物，将固体混合物放入干燥箱中以110℃干燥12h，将其放置马弗炉内以3k/min的升温速率分别从室温升至700℃并恒温煅烧4h，从而得到相应的载体。使用电子天平称取9.9g的Na2CO3，使其溶解于 30ml的去离子水中，在室温下，使用磁力搅拌机搅拌至完全溶解。使用破碎机将载体破碎至200目以下，称取20.1g载体粉末加入碳酸钠溶液中，用磁力搅拌机在40℃恒温下将其浸渍搅拌12h后得到胶体。将胶体放入干燥箱中以110℃干燥12h后，放置马弗炉内以3k/min的升温速率从室温升至400℃焙烧4h，得到块状吸附剂。将块状吸附剂破碎筛分至180-200目。
2.二氧化碳吸附量测试
利用固定床反应器对高强度吸附剂进行吸附量测试。将1g高强度吸附剂与10g粒径在120-150μm之间的惰性物质刚玉混合。床料由脱脂棉花支撑使其置于反应器中段的热电偶处。检查试验装置气密性，使用温控箱将反应器内温度达到设定50℃维持恒定，并通入2L/min的N2吹扫15min，切换总气量为2L/min的模拟烟气(10vol％CO2+10vol％ H2O(g)+80vol％N2)持续45min。CO2吸附结束后，切断水蒸气和CO2，N2流量调至2L/min 进行吹扫，当烟气分析仪CO2显示浓度为0时，把N2流量调至2L/min，反应器温度升温至150℃开始吸附剂的再生过程。反应器出口CO2浓度由MRU烟气分析仪测定，并用下述公式(1)计算二氧化碳的吸附量。
Figure RE-GDA0002287594590000231
其中Q(L/s)为N2流量，m(g)为吸附剂质量，为吸附剂再生过程中t时刻反应器出口CO2浓度
此吸附剂的吸附量能与700NaAlCa5吸附剂达到相同的吸附性能。
3.抗压强度和磨损率测试
利用精密压力试验机对吸附剂进行抗压强度测试，利用游标卡尺量取吸附剂的粒径，并将吸附剂颗粒放置在挤压载物台上的吸附剂颗粒，直至颗粒破碎，此时记录显示屏上颗粒在挤压过程中受到的最大压力。并用下述公式(2)计算吸附剂的抗压强度；利用脆碎度测试仪进行吸附剂的磨损率测试，使用电子天平称量初始粒径为0.4-0.5mm 的吸附剂的初始质量并记为M0，将吸附剂倒入到转盘中，设定转动时间为45分钟后启动脆碎度测试仪。脆碎度测试仪结束工作后，使用标准样品筛筛选出大小为0.4mm的高强度吸附剂剩余含量，使用电子天平称量其质量并记为Mr。并用下述公式(3)计算吸附剂的磨损率；
其中Fmax(N)为记录仪记录的最大压力；d(mm)为颗粒的直径。
Figure RE-GDA0002287594590000242
其中M0为吸附剂颗粒的初始质量，Mr为旋转一定次数后留在筛网上面未磨损的吸附剂颗粒质量。
此吸附剂能与700NaAlCa5吸附剂达到相同的抗压强度和磨损率。
实施例9
1.吸附剂制备
使用电子天平称取28.63g的MgNO3·6H2O与187.57g的Al(NO3)3·9H2O，使其溶解于300ml的去离子水中，在室温下，使用电动搅拌机搅拌至完全溶解。使用电子天平称取69.2g的NaOH溶解于一定体积的去离子水中制备成5mol/L的NaOH溶液，使用滴定管以1ml/min的速度把NaOH溶液滴入混合溶液中，使用电动搅拌机搅拌8小时后得到混合浆液。使用布氏漏斗过滤3次混合浆液后得到固体混合物，将固体混合物放入干燥箱中以110℃干燥12h，将其放置马弗炉内以3k/min的升温速率分别从室温升至500℃并恒温煅烧4h，从而得到相应的载体。使用电子天平称取9.9g的Na2CO3，使其溶解于 30ml的去离子水中，在室温下，使用磁力搅拌机搅拌至完全溶解。使用破碎机将载体破碎至200目以下，称取20.1g载体粉末加入碳酸钠溶液中，用磁力搅拌机在40℃恒温下将其浸渍搅拌12h后得到胶体。将胶体放入干燥箱中以110℃干燥12h后，放置马弗炉内以3k/min的升温速率从室温升至400℃焙烧4h，得到块状吸附剂。将块状吸附剂破碎筛分至180-200目。
2.二氧化碳吸附量测试
利用固定床反应器对高强度吸附剂进行吸附量测试。将1g高强度吸附剂与10g粒径在120-150μm之间的惰性物质刚玉混合。床料由脱脂棉花支撑使其置于反应器中段的热电偶处。检查试验装置气密性，使用温控箱将反应器内温度达到设定50℃维持恒定，并通入2L/min的N2吹扫15min，切换总气量为2L/min的模拟烟气(10vol％CO2+10vol％ H2O(g)+80vol％N2)持续45min。CO2吸附结束后，切断水蒸气和CO2，N2流量调至2L/min 进行吹扫，当烟气分析仪CO2显示浓度为0时，把N2流量调至2L/min，反应器温度升温至150℃开始吸附剂的再生过程。反应器出口CO2浓度由MRU烟气分析仪测定，并用下述公式(1)计算二氧化碳的吸附量。
Figure RE-GDA0002287594590000251
其中Q(L/s)为N2流量，m(g)为吸附剂质量，为吸附剂再生过程中t时刻反应器出口CO2浓度
此吸附剂的吸附量能与500NaAlMg15吸附剂达到相同的吸附性能。
3.抗压强度和磨损率测试
利用精密压力试验机对吸附剂进行抗压强度测试，利用游标卡尺量取吸附剂的粒径，并将吸附剂颗粒放置在挤压载物台上的吸附剂颗粒，直至颗粒破碎，此时记录显示屏上颗粒在挤压过程中受到的最大压力。并用下述公式(2)计算吸附剂的抗压强度；利用脆碎度测试仪进行吸附剂的磨损率测试，使用电子天平称量初始粒径为0.4-0.5mm 的吸附剂的初始质量并记为M0，将吸附剂倒入到转盘中，设定转动时间为45分钟后启动脆碎度测试仪。脆碎度测试仪结束工作后，使用标准样品筛筛选出大小为0.4mm的高强度吸附剂剩余含量，使用电子天平称量其质量并记为Mr。并用下述公式(3)计算吸附剂的磨损率；
Figure RE-GDA0002287594590000252
其中Fmax(N)为记录仪记录的最大压力；d(mm)为颗粒的直径。
Figure RE-GDA0002287594590000253
其中M0为吸附剂颗粒的初始质量，Mr为旋转一定次数后留在筛网上面未磨损的吸附剂颗粒质量。
此吸附剂能与500NaAlMg15吸附剂达到相同的抗压强度和磨损率。

Claims (7)

1.适用于碳捕集的高强度钠基固体吸附剂制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)高强度复合型载体制备
在Al3+和Ca2+或Mg2+的水溶液中逐滴加入碱性溶液，室温下搅拌沉淀，沉淀完全后，过滤洗涤、干燥、煅烧，得到高强度复合型载体，最后研磨成吸附剂载体粉末备用；
(2)碳酸钠负载
根据设定的碳酸钠负载量，来确定碳酸钠与复合型载体的质量比；将碳酸钠充分溶解于去离子水，配置成碳酸钠溶液，将复合型载体粉末在40℃下缓慢加入碳酸钠溶液中并搅拌均匀；经老化、干燥、煅烧得到高强度吸附剂，最后破碎至合适的粒径。
2.根据权利要求1所述的高强度复合型载体制备方法，其特征在于，所述的Ca2+:Al3+:OH-的摩尔比为1:21:65，搅拌时间为8～12h，过滤洗涤次数为3～5次，干燥温度为100～150℃，干燥时间为10～15h，煅烧温度为500～800℃，煅烧时间为2～5h，升温速率为3K/min,煅烧时间为3～5h。
3.根据权利要求2所述的高强度复合型载体制备方法，其特征在于，所述的Al3+为氯化铝、硝酸铝、偏铝酸钠的任意一种，Ca2+为氯化钙、硝酸钙的任意一种，碱性溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水的任意一种。
4.根据权利要求1所述的高强度复合型载体制备方法，其特征在于，所述的Mg2+:Al3+:OH-的摩尔比为1:4.5:15.5，搅拌时间为8～12h，过滤洗涤次数为3～5次，干燥温度为100～150℃，干燥时间为10～15h，煅烧温度为500～800℃，煅烧时间为2～5h，升温速率为3K/min,煅烧时间为3～5h。
5.根据权利要求2所述的高强度复合型载体制备方法，其特征在于，所述的Al3+为氯化铝、硝酸铝、偏铝酸钠的任意一种，Ca2+为氯化镁、硝酸镁的任意一种，碱性溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水的任意一种。
6.根据权利要求1所述的活性组分负载制备方法，所述的碳酸钠与复合型载体的质量比3:7～4:6，搅拌时间为4～6h，老化时间为8～12h，干燥时间为8～12h，煅烧温度为300～500℃，升温速率为3K/min，煅烧时间为2～5h。
7.一种基于权利要求1-6任一项所述方法制备的适用于碳捕集的高强度钠基固体吸附剂。
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