CN112090252B - 一种用于固定二氧化碳的改性脱硫灰及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于固定二氧化碳的改性脱硫灰及其制备方法，包括脱硫灰、含氮硅烷偶联剂、乙醇和去离子水，所述脱硫灰、含氮硅烷偶联剂、乙醇和去离子水的质量比为1：(0.3‑2)：(0.3‑2)：(0.5‑3)。本发明提供的改性脱硫灰改变了单纯利用钙基材料固定二氧化碳的传统方法，通过含氮硅烷偶联剂改性，在脱硫灰表面引入氨基官能团，增加了二氧化碳的化学吸附效果，可使脱硫灰固定二氧化碳的能力大幅提升。本发明改性脱硫灰的制备方法简单易行，操作方便。本发明的改性脱硫灰可作为开采后的废弃矿井的充填组分，实现二氧化碳的固定和永久封存。本发明可实现干法脱硫灰的资源化利用，低碳环保。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于固定二氧化碳的改性脱硫灰及其制备方法，属于环境材料领域。
背景技术
温室效应往往归因于大气中二氧化碳浓度的大幅度提升，由于二氧化碳矿物封存技术能永久固定二氧化碳，因此能有效减少大气中二氧化碳的浓度。虽然提高能源使用效率、节能减排，调整能源结构，大力发展清洁可再生能源是二氧化碳减排的必要保证，但降低大气中二氧化碳的含量，最有效、最可靠的选择是加大二氧化碳的捕集、储存和资源化利用。
目前，二氧化碳的矿物封存常用材料包括含丰富碱及钙或镁的矿物，此外含钙或镁的工业固体废弃物或副产品(如钢渣、飞灰、赤泥、城市固体废物底灰等)，也被认为是矿物碳化的良好原材料，其不仅具有良好的固碳效果，而且可实现固体废物再利用。
脱硫灰作为燃煤烟气干法脱硫处理的产物，是一种低廉易得的固碳材料，但其可用于固碳的钙元素含量较低，固碳能力较差。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种用于固定二氧化碳的改性脱硫灰及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用的一种用于固定二氧化碳的改性脱硫灰，包括脱硫灰、含氮硅烷偶联剂、乙醇和去离子水，所述脱硫灰、含氮硅烷偶联剂、乙醇和去离子水的质量比为1：(0.3-2)：(0.3-2)：(0.5-3)。
作为改进，所述的脱硫灰为燃煤烟气干法脱硫处理后的产物。
作为改进，所述的含氮硅烷偶联剂采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的至少一种。
另外，本发明还提供了一种权利要求1-3任一项所述用于固定二氧化碳的改性脱硫灰的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将脱硫灰用乙醇与去离子水清洗，在100-110℃的干燥箱中烘干至恒重，过筛后用马弗炉在700-850℃下加热1.5-2.5小时，得活化脱硫灰；
(2)以乙醇、水为溶剂，在10-60℃条件下机械搅拌1-2小时或超声处理30分钟，溶解制备含氮硅烷偶联剂的水解液；
(3)将步骤(1)中得到的活化脱硫灰与步骤(2)制得的含氮硅烷偶联剂水解液混合，在10-40℃条件下机械搅拌2-4小时，产物平铺于平板玻璃上，空气中自然干燥直至溶剂挥发完全；
(4)将步骤(3)所得的产物移入水热反应釜中，在90-115℃条件下水热晶化1-2天，反应产物冷却至室温后过滤、洗涤，置于100-110℃的干燥箱中烘干至恒重，研磨过筛，得改性脱硫灰。
作为改进，所述步骤(1)中过筛的筛孔为100目-400目。
作为改进，所述步骤(2)、(3)中机械搅拌的转速为100-400转/分；所述步骤(2)中超声处理的输出功率为200-800W，频率为40kHz。
本发明的机理：
本发明首先对脱硫灰进行高温加热活化，提高脱硫灰的比表面积和孔隙度，再使用含氮硅烷偶联剂通过浸渍改性活化脱硫灰，将氨基官能团引入到活化脱硫灰表面，生成含氨基的脂肪族化合物，再与二氧化碳反应生成氨基甲酸铵，在低温状态下缓慢转化为氨基甲酸二聚体，实现对二氧化碳的化学吸附。本发明的改性脱硫灰依靠物理吸附与化学吸附的协同作用，大幅度提升对二氧化碳的固定能力。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
①发明提供的改性脱硫灰改变了单纯利用钙基材料固定二氧化碳的传统方法，通过含氮硅烷偶联剂水解液浸渍改性活化脱硫灰，将氨基官能团引入到活化脱硫灰表面，增加了脱硫灰对二氧化碳的化学吸附效果，可使脱硫灰固定二氧化碳的能力大幅提升。
②本发明改性脱硫灰的制备方法简单易行，操作方便。
③本发明的改性脱硫灰可作为开采后的废弃矿井的充填组分，实现二氧化碳的固定和永久封存。
④本发明可实现干法脱硫灰的资源化利用，低碳环保。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的改性脱硫灰的SEM图；
图2为本发明实施例1制备改性脱硫灰过程中三种材料变化的FTIR图；
图3为本发明实施例1制得改性脱硫灰与对比例1的未改性脱硫灰，对二氧化碳的固定效果对比图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
实施例1
一种用于固定二氧化碳的改性脱硫灰的制备方法，包括以下步骤：
(1)取50克脱硫灰用乙醇、去离子水清洗两次，在105℃的干燥箱中烘干至恒重过100目筛，用马弗炉在800℃下加热2小时，得活化脱硫灰；
(2)取50克的γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶于25克无水乙醇中，再加入50克去离子水，在40℃、超声功率为400W，频率为40kHz条件下处理30分钟，得含氮硅烷偶联剂水解液；
(3)将步骤(1)所得的活化脱硫灰与步骤(2)所得的含氮硅烷偶联剂水解液混合，以250转/分的转速机械搅拌4小时，产物平铺于玻璃板上，空气中自然干燥直至溶剂挥发完全；
(4)将步骤(3)所得的产物移入水热反应釜中，在100℃条件下水热晶化1天，反应产物冷却至室温后过滤、洗涤三次，置于105℃的干燥箱中烘干至恒重，研磨过100目筛，得改性脱硫灰；
(5)将步骤(4)所得的改性脱硫灰与去离子水混合，改性脱硫灰与去离子水的质量比1:5，搅拌均匀；
(6)将步骤(5)得到的混合物放入二氧化碳反应釜中，在4MPa、60℃的条件下，进行二氧化碳固定2小时，以吸收封存二氧化碳。
其中，脱硫灰来自某燃煤电厂干法脱硫处理产物，其矿物组成见表1。
表1脱硫灰矿物成分含量
| 矿物成分 | 石英 | 钾长石 | 方解石 | 硬石膏 | 赤铁矿 | 黏土矿物 |
| wt.％ | 18.0 | 1.0 | 11.0 | 30.0 | 8.0 | 32.0 |
另外，改性脱硫灰制备过程中产生的材料结构参数数据见表2。
表2三种脱硫灰材料的结构参数
| 材料 | 脱硫灰 | 活化脱硫灰 | 改性脱硫灰 |
| 比表面积(m<sup>2</sup>/g) | 2.6193 | 3.1803 | 1.1597 |
| 孔容(cm<sup>3</sup>/g) | 0.0048 | 0.1053 | 0.0021 |
| 孔径(nm) | 7.1840 | 13.3835 | 7.1443 |
对实施例1制得的改性脱硫灰进行性能分析，图1为改性脱硫灰的SEM图，分析可知改性脱硫灰表面粗糙，呈现凹凸不平状，说明材料表面含有较多的孔隙结构，有利于二氧化碳的固定，背散射电子像显示了脱硫灰表面的元素分布，N元素已成功的覆盖在脱硫灰表面，表示采用的含氮偶联剂浸渍改性成功在脱硫灰表面引入氨基官能团。
表2为改性脱硫灰制备过程中三种脱硫灰材料的结构参数变化，分析可知与脱硫灰相比较，活化脱硫灰的比表面积、孔容和孔径都有明显的提升，这是由于在高温加热的过程中，脱硫灰中的矿物质及挥发成分得以去除，从而使得已有的孔道得以打开，有利于脱硫灰和含氮硅烷偶联剂反应。经过浸渍改性后，改性脱硫灰的比表面积和孔隙率降低，是由于活化脱硫灰表面的孔通道被含氮硅烷偶联剂所占据。
图2为改性脱硫灰的制备过程中三种材料变化的FTIR图，分析可知经过高温活化后的脱硫灰在1416cm-1的峰(代表CO3 2-官能团)消失了，这是脱硫灰的碳酸盐在高温活化的过程中受热分解，而活化脱硫灰1628cm-1处出现了代表-OH伸缩振动峰，是Si-OH的峰。经过含氮硅烷偶联剂浸渍改性的活化脱硫灰，在1093cm-1代表Si-O-C的特征峰和在1628cm-1处代表-OH振动峰消失，是活化脱硫灰和含氮硅烷偶联剂的Si-OH官能团发生了缩合反应生成Si-O-Si。同时改性脱硫灰在1599cm-1处出现了N-H的峰，这是来自含氮硅烷偶联剂中的-NH2，因此含氮硅烷偶联剂已经很好地改性了脱硫灰。
实施例2
一种用于固定二氧化碳的改性脱硫灰的制备方法，包括以下步骤：
(1)取40克脱硫灰用乙醇、去离子水清洗两次，在100℃的干燥箱中烘干至恒重过200目筛，用马弗炉在700℃下加热1.5小时，得活化脱硫灰；
(2)取30克的γ-氨丙基三甲氧基硅烷溶于20克无水乙醇中，再加入20克去离子水，在40℃、机械搅拌1小时，得含氮硅烷偶联剂水解液；
(3)将步骤(1)所得的活化脱硫灰与步骤(2)所得的含氮硅烷偶联剂水解液混合，以300转/分的转速机械搅拌4小时，产物平铺于玻璃板上，空气中自然干燥直至溶剂挥发完全；
(4)将步骤(3)所得的产物移入水热反应釜中，在90℃条件下水热晶化1天，反应产物冷却至室温后过滤、洗涤三次，置于100℃的干燥箱中烘干至恒重，研磨过200目筛，得改性脱硫灰；
(5)将步骤(4)所得的改性脱硫灰与去离子水混合，改性脱硫灰与去离子水的质量比1:5，搅拌均匀；
(6)将步骤(5)得到的混合物放入二氧化碳反应釜中，在4MPa、60℃的条件下，进行二氧化碳固定2小时，以吸收封存二氧化碳。
其中，本实施例采用的脱硫灰的矿物组成与实施例1中相同。
实施例3
一种用于固定二氧化碳的改性脱硫灰的制备方法，包括以下步骤：
(1)取40克脱硫灰用乙醇、去离子水清洗两次，在105℃的干燥箱中烘干至恒重过300目筛，用马弗炉在750℃下加热2小时，得活化脱硫灰；
(2)取60克的γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷溶于50克无水乙醇中，再加入80克去离子水，在40℃、机械搅拌2小时，得含氮硅烷偶联剂水解液；
(3)将步骤(1)所得的活化脱硫灰与步骤(2)所得的含氮硅烷偶联剂水解液混合，以350转/分的转速机械搅拌4小时，产物平铺于玻璃板上，空气中自然干燥直至溶剂挥发完全；
(4)将步骤(3)所得的产物移入水热反应釜中，在105℃条件下水热晶化1天，反应产物冷却至室温后过滤、洗涤三次，置于105℃的干燥箱中烘干至恒重，研磨过300目筛，得改性脱硫灰；
(5)将步骤(4)所得的改性脱硫灰与去离子水混合，改性脱硫灰与去离子水的质量比1:5，搅拌均匀；
(6)将步骤(5)得到的混合物放入二氧化碳反应釜中，在4MPa、60℃的条件下，进行二氧化碳固定2小时，以吸收封存二氧化碳。
其中，本实施例采用的脱硫灰的矿物组成与实施例1中相同。
实施例4
一种用于固定二氧化碳的改性脱硫灰的制备方法，包括以下步骤：
(1)取50克脱硫灰用乙醇、去离子水清洗两次，在110℃的干燥箱中烘干至恒重过400目筛，用马弗炉在850℃下加热2.5小时，得活化脱硫灰；
(2)取100克的γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷溶于100克无水乙醇中，再加入150克去离子水，在60℃、超声功率为800W，频率为40kHz条件下处理30分钟，得含氮硅烷偶联剂水解液；
(3)将步骤(1)所得的活化脱硫灰与步骤(2)所得的含氮硅烷偶联剂水解液混合，以400转/分的转速机械搅拌4小时，产物平铺于玻璃板上，空气中自然干燥直至溶剂挥发完全；
(4)将步骤(3)所得的产物移入水热反应釜中，在115℃条件下水热晶化1天，反应产物冷却至室温后过滤、洗涤三次，置于110℃的干燥箱中烘干至恒重，研磨过400目筛，得改性脱硫灰；
(5)将步骤(4)所得的改性脱硫灰与去离子水混合，改性脱硫灰与去离子水的质量比1:5，搅拌均匀；
(6)将步骤(5)得到的混合物放入二氧化碳反应釜中，在4MPa、60℃的条件下，进行二氧化碳固定2小时，以吸收封存二氧化碳。
其中，本实施例采用的脱硫灰的矿物组成与实施例1中相同。
对比例1
一种用于固定二氧化碳的脱硫灰的制备方法，包括以下步骤：
(1)取50克脱硫灰用乙醇、去离子水清洗两次，在105℃烘干至恒重过100目筛；
(2)将步骤(1)所得的脱硫灰与去离子水混合，脱硫灰与去离子水质量比1:5，搅拌均匀；
(3)将步骤(2)得到的混合物放入二氧化碳反应釜中，在4MPa、60℃的条件下，进行二氧化碳固定2小时，以吸收封存二氧化碳。
其中，本实施例采用的脱硫灰的矿物组成与实施例1中相同。
实施例1制得的改性脱硫灰与对比例1制得的未改性脱硫灰，固定二氧化碳的效果对比如图3所示，分析可知，与未改性脱硫灰相比，本发明的改性脱硫灰对于二氧化碳的固定能力大幅度提升，说明本发明方法是有效的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种用于固定二氧化碳的改性脱硫灰，其特征在于，包括脱硫灰、含氮硅烷偶联剂、乙醇和去离子水，所述脱硫灰、含氮硅烷偶联剂、乙醇和去离子水的质量比为1：（0.3-2）：（0.3-2）：（0.5-3）；
所述用于固定二氧化碳的改性脱硫灰的制备方法，包括以下步骤：
（1）将脱硫灰用乙醇与去离子水清洗，在100-110℃的干燥箱中烘干至恒重，过筛后用马弗炉在700-850℃下加热1.5-2.5小时，得活化脱硫灰；
（2）以乙醇、水为溶剂，在10-60℃条件下机械搅拌1-2小时或超声处理30分钟，溶解制备含氮硅烷偶联剂的水解液；
（3）将步骤（1）中得到的活化脱硫灰与步骤（2）制得的含氮硅烷偶联剂水解液混合，在10-40℃条件下机械搅拌2-4小时，产物平铺于平板玻璃上，空气中自然干燥直至溶剂挥发完全；
（4）将步骤（3）所得的产物移入水热反应釜中，在90-115℃条件下水热晶化1-2天，反应产物冷却至室温后过滤、洗涤，置于100-110℃的干燥箱中烘干至恒重，研磨过筛，得改性脱硫灰。
2.根据权利要求1所述的一种用于固定二氧化碳的改性脱硫灰，其特征在于，所述的脱硫灰为燃煤烟气干法脱硫处理后的产物。
3.根据权利要求1所述的一种用于固定二氧化碳的改性脱硫灰，其特征在于，所述的含氮硅烷偶联剂采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的至少一种。
4.根据权利要求1所述一种用于固定二氧化碳的改性脱硫灰，其特征在于，所述步骤（1）中过筛的筛孔为100目-400目。
5.根据权利要求1所述一种用于固定二氧化碳的改性脱硫灰，其特征在于，所述步骤（2）、（3）中机械搅拌的转速为100-400 转/分；所述步骤（2）中超声处理的输出功率为200-800W，频率为40kHz。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101497024A (zh) * | 2009-01-15 | 2009-08-05 | 华东理工大学 | 一种co2吸附剂及其制备方法 |
| US8231850B2 (en) * | 2010-06-08 | 2012-07-31 | Korea Institute Of Geoscience And Mineral Resources | Economical sequestration of carbon dioxide by the mixed gas |
| CN103691283A (zh) * | 2013-12-24 | 2014-04-02 | 中南大学 | 一种固定工业烟气中二氧化碳的方法 |
| CN106492618A (zh) * | 2016-10-26 | 2017-03-15 | 中国矿业大学 | 一种干法脱硫灰固化二氧化碳的方法 |
| CN106925118A (zh) * | 2017-03-20 | 2017-07-07 | 南京师范大学 | 一种利用未脱水的脱硫石膏脱除电厂中co2的装置和方法 |
| CN108654578A (zh) * | 2018-04-17 | 2018-10-16 | 湖南大学 | 一种氨基硅烷嫁接改性的海泡石吸附剂及其制备方法和应用 |
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-
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101497024A (zh) * | 2009-01-15 | 2009-08-05 | 华东理工大学 | 一种co2吸附剂及其制备方法 |
| US8231850B2 (en) * | 2010-06-08 | 2012-07-31 | Korea Institute Of Geoscience And Mineral Resources | Economical sequestration of carbon dioxide by the mixed gas |
| CN103691283A (zh) * | 2013-12-24 | 2014-04-02 | 中南大学 | 一种固定工业烟气中二氧化碳的方法 |
| CN106492618A (zh) * | 2016-10-26 | 2017-03-15 | 中国矿业大学 | 一种干法脱硫灰固化二氧化碳的方法 |
| CN106925118A (zh) * | 2017-03-20 | 2017-07-07 | 南京师范大学 | 一种利用未脱水的脱硫石膏脱除电厂中co2的装置和方法 |
| CN108654578A (zh) * | 2018-04-17 | 2018-10-16 | 湖南大学 | 一种氨基硅烷嫁接改性的海泡石吸附剂及其制备方法和应用 |
| CN109589935A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-04-09 | 中国华电科工集团有限公司 | 一种二氧化碳固体吸附剂及其制备方法与应用 |
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