CN114797752A - 一种二氧化碳吸附剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二氧化碳吸附剂及其制备方法，通过对二次铝灰和电石渣进行热处理，制得氧化钙/铝酸钙复合物，其用作二氧化碳吸附剂，具有较高的吸附容量与稳定性，且该吸附剂可再生或另做他用。本发明方法不仅可以实现对危/固废的脱毒与资源化转化，而且所得钙基复合物可以应用于二氧化碳捕集与固化，显示出较大的环保效益与应用前景。
Description
技术领域：
本发明涉及碳捕集与固废资源化利用技术领域，特别涉及一种二氧化碳吸附剂及其制备方法。
背景技术：
随着社会发展，环境中的二氧化碳含量逐步升高，导致对气候构成严重威胁。随着我国“碳达峰·碳中和”战略目标的提出，如何节能减排及实现对二氧化碳的高效捕集利用与封存至关重要。当前，钙基吸附剂用于二氧化碳捕集显示出明显的优势，比如其来源广泛、成本低、对环境无毒害，且可通过碳酸化/煅烧的吸脱附过程循环捕集二氧化碳。然而，钙基吸附剂也表现出一定的不足，在循环吸附过程中由于烧结会导致其吸附性能急剧下降，同时也对天然石灰石资源带来了消耗。进一步改进钙基吸附剂的抗烧结性与稳定性，并且减少对资源的消耗对于二氧化碳的高效捕集具有重要意义。
铝及再生铝的熔炼、精制、铸造等过程会产生大量铝灰渣，其除含有氧化铝、金属铝外，还含有氮化铝及氟化物等毒害物，已被《国家危险废物名录(2021年版)》定义为危险废物，如处理不当将会对环境造成危害。我国每年产生的铝灰已超300万吨，加上前期堆存的铝灰，其总量在2000万吨以上。电石渣是电石与水反应制备乙炔产生的固体废物，其主要成分为氢氧化钙，聚氯乙烯行业每年排放1800万吨电石渣。开发对二次铝灰和电石渣的无害化与资源化处置方法，对于环境保护与绿色发展同样具有重要意义。
专利CN101362048B公开了将电石渣溶解于甲酸铵制成二氧化碳吸收剂的方法。专利CN102527225B公开了将电石渣煅烧得到氧化钙用于吸收烟气中的二氧化碳，并且通过煅烧及补充新的电石渣实现对二氧化碳的循环吸附。专利CN106179172B公开了以蜗牛壳为原料制得碳酸钙，并用富含黄酮的银杏提取液和微生物对其改性，再包覆铝源，高温煅烧后得到氧化铝包覆的氧化钙吸附剂，其增加了氧化钙的耐热性，同时提高了对二氧化碳的吸附量。专利CN107961757B公开了以石灰石、水溶性铝盐等为原料，脱脂棉为模板制得的复合钙基二氧化碳吸收剂，其具有良好的循环稳定性。
可以看出，目前以电石渣为原料得到的钙基二氧化碳吸附剂存在吸附容量低、循环稳定性差的缺点，通过对氧化钙基吸附剂改性，可在一定程度上提升其性能，但目前的改性方法步骤繁琐、程序复杂、额外投入较大。
发明内容：
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种二氧化碳吸附剂及其制备方法，通过对危险废物二次铝灰和固体废物电石渣进行热处理，制得氧化钙/铝酸钙复合物，其用作二氧化碳吸附剂，具有较高的吸附容量与稳定性，且该吸附剂可再生或另做他用。本发明方法不仅可以实现对危/固废的脱毒与资源化转化，而且所得钙基复合物可以应用于二氧化碳捕集与固化，显示出较大的环保效益与应用前景。
本发明的技术方案如下：
将质量比为1:0.2～1:9的二次铝灰与电石渣混合均匀，在空气中于700～1600℃热处理0.5～5h后，冷却得到二氧化碳吸附剂，其为钙基复合物，具体为氧化钙/铝酸钙复合物，其中氧化钙与铝酸钙的摩尔比为1:1～1:5，所得吸附剂对含二氧化碳的混合气在20～800℃下的吸附容量达到每克吸附剂吸附0.2～0.6克二氧化碳。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
协同处置铝灰与电石渣制备钙铝复合物，不仅可以同时对两种危/固废进行脱毒无害化处理，实现相关产业绿色发展，而且所得钙铝复合物二氧化碳吸附剂具有较高的吸附容量，助力二氧化碳捕集与碳中和。
该吸附剂在高温下具有良好的稳定性，铝酸钙作为分散介质能够有效抑制或者缓解氧化钙晶粒间的烧结，改善吸收剂的循环稳定性。
该吸附剂通过高温再生后可再次用于吸附二氧化碳，而再生过程中产生的高纯度二氧化碳可直接用于转化或封存；或者，该吸附剂吸附二氧化碳后转变为碳酸钙/铝酸钙复合物，可用作建材、水泥等，达到永久固碳效果。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明作进一步阐述。这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，基于本发明的原理对本发明所做出的各种改动或修改同样落入本发明权利要求书所限定的范围。
实施例1
将1g二次铝灰与1g电石渣混合均匀，在空气中于1100℃热处理2h后，冷却得到氧化钙/铝酸钙复合物，其对0.1MPa的烟气在700℃下的吸附容量达到每克吸附剂吸附0.4克二氧化碳。
实施例2
将1g二次铝灰与2g电石渣混合均匀，在空气中于1300℃热处理3h后，冷却得到氧化钙/铝酸钙复合物，其对0.1MPa的烟气在200℃下的吸附容量达到每克吸附剂吸附0.3克二氧化碳。
Claims (5)
1.一种二氧化碳吸附剂的制备方法，其特征在于，包括有以下步骤：
步骤一、将质量比为1:0.2～1:9的二次铝灰与电石渣混合均匀，；
步骤二、将混合物置于空气中以700～1600℃热处理0.5～5h后，冷却得到二氧化碳吸附剂。
2.根据权利要求1所述制备方法制得的二氧化碳吸附剂，其特征在于：所述吸附剂为钙基复合物，具体为氧化钙/铝酸钙复合物，其中氧化钙与铝酸钙的摩尔比为1:1～1:5。
3.根据权利要求1所述制备方法制得的二氧化碳吸附剂，其特征在于：所述吸附剂对于含二氧化碳的混合气体的吸附容量，在20～800℃下达到每克吸附剂可吸附0.2～0.6克二氧化碳。
4.根据权利要求1所述制备方法制得的二氧化碳吸附剂，其特征在于：所述吸附剂经高温再生后可再次用于吸附二氧化碳，能循环使用5～20次而吸附容量无明显降低。
5.根据权利要求1所述制备方法制得的二氧化碳吸附剂，其特征在于：所述吸附剂吸附二氧化碳后转变为碳酸钙/铝酸钙复合物，可用于建材、水泥添加剂，达到永久固碳效果。
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