CN115672258B - 一种多孔镁基二氧化碳吸附材料的制备方法及其应用 - Google Patents
一种多孔镁基二氧化碳吸附材料的制备方法及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115672258B CN115672258B CN202211401241.8A CN202211401241A CN115672258B CN 115672258 B CN115672258 B CN 115672258B CN 202211401241 A CN202211401241 A CN 202211401241A CN 115672258 B CN115672258 B CN 115672258B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- magnesium
- carbon dioxide
- hours
- aluminum
- based carbon
- 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
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 138
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 72
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 69
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 69
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 49
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 title claims abstract description 48
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 48
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 34
- SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N aluminum magnesium Chemical compound [Mg].[Al] SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 27
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 26
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 26
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims description 16
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 16
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 14
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims description 12
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 claims description 12
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 claims description 11
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 11
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 10
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 8
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 8
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 claims description 8
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- 235000014380 magnesium carbonate Nutrition 0.000 claims description 8
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 8
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 claims description 8
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 8
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 229960001484 edetic acid Drugs 0.000 claims description 6
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 6
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 4
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 4
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 claims description 4
- 241000209149 Zea Species 0.000 claims description 4
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 claims description 4
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 claims description 4
- 235000012501 ammonium carbonate Nutrition 0.000 claims description 4
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 claims description 4
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 claims description 4
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 4
- 239000001509 sodium citrate Substances 0.000 claims description 4
- NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K sodium citrate Chemical compound O.O.[Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 4
- 239000008107 starch Substances 0.000 claims description 4
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 claims description 4
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 3
- 238000005065 mining Methods 0.000 claims description 3
- QPCDCPDFJACHGM-UHFFFAOYSA-N N,N-bis{2-[bis(carboxymethyl)amino]ethyl}glycine Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(=O)O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O QPCDCPDFJACHGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N acetic acid;2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal;sodium Chemical compound [Na].CC(O)=O.OCC(O)C(O)C(O)C(O)C=O DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 claims description 2
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000011221 initial treatment Methods 0.000 claims description 2
- 235000011118 potassium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000019812 sodium carboxymethyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 2
- 229920001027 sodium carboxymethylcellulose Polymers 0.000 claims description 2
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 2
- YWYZEGXAUVWDED-UHFFFAOYSA-N triammonium citrate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[NH4+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O YWYZEGXAUVWDED-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 abstract description 2
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical group [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 8
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 159000000003 magnesium salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 229910001963 alkali metal nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000005447 environmental material Substances 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000009919 sequestration Effects 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
发明公开了一种多孔镁基二氧化碳吸附材料的制备方法及其应用，包括镁铝前驱体的制备和多孔镁基二氧化碳吸附材料的制备，发明根据含重金属的矿山废水作为原料，通过化学方法提取其中的镁、铝、钙等有价值组分，利用造孔剂将材料前驱体形成多孔结构，得到镁、铝为主的多活性组分化学吸附二氧化碳复合材料。应用在二氧化碳捕集材料方面，由于镁原子和铝原子协同作用的存在，因此材料能够在较宽的温度段表现出非常优异的吸附性能。该材料为纳米颗粒，孔隙分布丰富，结构稳定，吸附容量大，制备成本低，适合于大规模的生产。
Description
技术领域
本发明涉及环境材料的技术领域，具体涉及到一种多孔镁基二氧化碳吸附材料的制备方法以及其在二氧化碳捕集吸附方面的应用。
背景技术
随着矿产资源持续开发，形成大量待处理的矿山废水，由于其中的重金属含量超标，会有二次环境污染的问题。尝试将矿山废弃物中的重金属组分进行资源化利用，使得重金属组分替代化学试剂，节省制备成本并提升效果。公告号为202111062459.0的发明专利曾公开了一种矿山高铁高酸废水中和渣的资源化利用方法，通过磁选分离等方法可以将矿渣分选，最终形成富铁产品。因此，通过物理化学等方法能够二次利用废弃矿山资源，可以有效降低资源的消耗问题，是一条有前途的废弃物资源化技术路径。
近年来，由于温室气体（CO2）导致的温室效应在日益加剧，全球温度上升和冰川融化。中国从2019年开始提倡二氧化碳捕集、利用与封存（CCUS），它是实现碳中和的托底技术，其中整个CCUS全链条的70%左右主要是二氧化碳捕集技术，因此开发低成本二氧化碳捕集技术和纳米材料是推动技术应用推广的重点。公告号为201510392559.8的发明专利曾公开了一种中温二氧化碳吸附剂及其制备方法和应用，通过将可溶性镁盐和助剂粉末（TiO2、SiO2、Al2O3、CuO）制备镁盐吸附剂，获得吸附剂具有良好的再生稳定性,在较宽的温度范围内不会发生活性镁盐烧结团聚的现象。同时，公告号为201811307045.8的发明专利曾公开了一种改性氧化镁基二氧化碳吸附剂及其制备方法，利用无机镁源前驱体和碱金属硝酸盐制备出改性氧化镁基二氧化碳吸附剂，兼备孔隙丰富,形貌结构均匀,吸附容量大等优点。对于二氧化碳捕集材料来说，现有的材料主要是利用化学纯试剂形成材料，这些方法始终存在着高成本、二次污染和原料浪费等问题。如何开发出一种低成本又解决环境问题的二氧化碳捕集材料始终是一个重点问题。
发明内容
针对上述材料中存在的成本问题，且目前市场上没有利用矿山废水资源化制备二氧化碳捕集材料的先例，本发明目的在于提供一种多孔镁基二氧化碳吸附材料的制备方法。
本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的多孔镁基二氧化碳吸附材料产品的应用。
本发明目的通过下述方案实现：一种多孔镁基二氧化碳吸附材料及其制备方法和应用，具体步骤如下：
a、镁铝前驱体的制备：将含铝矿山废水（铝含量不低于40%）通过0.45μm膜，菱镁矿粉和含铝矿山废水按照一定体积比例混合均匀，加入与矿山废水总体积成一定比例的络合剂，再用碱液调节pH至8，通过抽滤得到滤饼在105℃温度下烘干24小时，在马弗炉中以预设的温度进行煅烧240分钟。在冷却至环境温度之后，取出样品，并通过离心水洗，送入烘箱100℃温度下烘干24小时，得到的样品即为镁铝前驱体产物。
b、多孔镁基二氧化碳吸附材料的制备：称取步骤a得到的镁铝前驱体，将其按照一定质量比例与造孔剂混合，放入球磨罐中，以无水乙醇作为介质，按照球磨机设定的转速和球料比运行4小时，再将得到的样品在105℃温度下烘干24小时，干燥结束后加入2 wt%粘结剂，把样品通过造粒机进行成型。将得到的颗粒收集，在高温炉中按照预设温度煅烧5小时即得到多孔镁基二氧化碳吸附材料。
步骤a所述的含铝矿山废水是指矿山开采之后经过初级处理产生的废水；
步骤a所述的一定体积比例是指：1:1~5:4；
步骤a所述与矿山废水总体积成一定比例的络合剂中的一定比例是指：1:1~1:4；
步骤a所述络合剂包括以下任意一种：DTPA、柠檬酸、柠檬酸铵、柠檬酸钠、EDTA等；
步骤a所述碱液包括以下任意一种：氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸铵、氯化铵等；
步骤a所述的马弗炉加热到设定温度范围是指300~700℃之间；
步骤b所述的一定质量比例是指1:1~5:1之间；
步骤b所述的造孔剂包括以下任意一种：淀粉、玉米粉、碳粉等；
步骤b所述的设定的转速是指100~500 rpm之间；
步骤b所述的球料比是指球磨用球和物料的质量比为1:1~1:8之间。
步骤b所述的粘结剂包括以下任意一种：聚乙烯醇、聚乙二醇、羧甲基纤维素钠、PVB、PEG等；
步骤b所述的高温炉预设温度控制为800~1300℃之间。
本发明提供一种上述任一所述方法制备得到的多孔镁基吸附材料在二氧化碳捕集吸附方面的应用。
本发明具有以下有益效果：本发明在二氧化碳吸附材料制备过程中使用的原料为矿山开采过程产生工业废水，工艺中处理的目标污染物为含有CO2的温室气体，利用废弃物作为原料制备的复合材料进行碳捕集，不仅得到了制备成本较低的二氧化碳吸附材料，还实现了以废治废的协同处置效果。通过本发明制备的二氧化碳吸附材料具有多孔结构和结构稳定的特点，提升材料对于CO2的吸附能力和稳定性，同时本材料的可再生能力较强，可实现规模化工业应用。
具体实施方式
本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1：
一种多孔镁基二氧化碳吸附材料，按如下步骤制备：
a、镁铝前驱体的制备：将铝含量不低于40%的含铝矿山废水通过0.45μm膜；菱镁矿粉和含铝矿山废水按体积比为1:2混合均匀，加入与矿山废水总体积比例为1:2的络合剂柠檬酸钠，再用碱液碳酸铵调节pH至8，通过抽滤得到滤饼在105℃温度下烘干24小时，在马弗炉中以预设温度400℃进行煅烧240分钟，冷却至环境温度之后，取出样品，并通过离心水洗，送入烘箱100℃温度下烘干24小时，得到的样品即为镁铝前驱体；
b、多孔镁基二氧化碳吸附材料的制备：称取步骤a得到的镁铝前驱体，将其按照质量比例1:1与造孔剂玉米粉混合，放入球磨罐中，以无水乙醇作为介质，按照设定转速300rpm和球料比为1:1球磨机运行4小时，所得样品在105℃温度下烘干24小时后，加入2 wt%粘结剂PVB后，通过造粒机进行成型；将得到的颗粒收集，在高温炉中1000℃煅烧5小时即得到多孔镁基二氧化碳吸附材料。
为了进一步测试多孔镁基二氧化碳吸附材料对二氧化碳的捕集吸附能力，取1g多孔镁基二氧化碳吸附材料先在350℃和100 ml/min CO2混合气（20% CO2-80% N2）中保持30min以使得复合材料完成吸附过程，再升温到480℃和N2气流（100 ml/min）中保持30 min以使得吸附剂再生。然后，将反应器冷却至吸附温度350℃，并在100 ml/min CO2混合气（20% CO2-80% N2）中保持30min以使得复合材料完成再吸附过程，这样完成一次二氧化碳吸附循环，多孔镁基二氧化碳吸附材料的20次循环二氧化碳吸附容量达到0.35g/g。
实施例2：
一种多孔镁基二氧化碳吸附材料。按如下步骤制备：
a、镁铝前驱体的制备：将铝含量不低于40%的含铝矿山废水通过0.45μm膜；菱镁矿粉和含铝矿山废水按体积比为1:3混合均匀，加入与矿山废水总体积比例为1:3的络合剂EDTA，再用碱液氯化铵调节pH至8，通过抽滤得到滤饼在105℃温度下烘干24小时，在马弗炉中以预设的温度450℃进行煅烧240分钟，冷却至环境温度之后，取出样品，并通过离心水洗，送入烘箱100℃温度下烘干24小时，得到的样品即为镁铝前驱体；
b、多孔镁基二氧化碳吸附材料的制备：称取步骤a得到的镁铝前驱体，将其按照质量比例3:1与造孔剂淀粉混合，放入球磨罐中，以无水乙醇作为介质，按照设定转速350 rpm和球料比1:2球磨机运行4小时，所得样品在105℃温度下烘干24小时后，加入2 wt%粘结剂聚乙二醇，用造粒机造粒；将得到的颗粒收集，在高温炉中1100℃煅烧5小时即得到多孔镁基二氧化碳吸附材料。
为了进一步测试多孔镁基二氧化碳吸附材料对二氧化碳的捕集吸附能力，取1g多孔镁基二氧化碳吸附材料先在350oC和100 ml/min CO2混合气（20% CO2-80% N2）中保持30min以使得复合材料完成吸附过程，再升温到480oC 和N2气流（100 ml/min）中保持30 min以使得吸附剂再生。然后，将反应器冷却至吸附温度350oC，并在100 ml/min CO2混合气（20%CO2-80% N2）中保持30min以使得复合材料完成再吸附过程，这样完成一次二氧化碳吸附循环，多孔镁基二氧化碳吸附材料的20次循环二氧化碳吸附容量达到0.33g/g。
实施例3：
一种多孔镁基二氧化碳吸附材料。按如下步骤制备：
a、镁铝前驱体的制备：将铝含量不低于40%的含铝矿山废水通过0.45μm膜；菱镁矿粉和含铝矿山废水按体积比为1:3混合均匀，加入与矿山废水总体积比例为3:4的络合剂柠檬酸，再用氨水调节pH至8，通过抽滤得到滤饼在105℃温度下烘干24小时，在马弗炉中以预设温度500℃进行煅烧240分钟，冷却至环境温度之后，取出样品，并通过离心水洗，送入烘箱100℃温度下烘干24小时，得到的样品即为镁铝前驱体；
b、多孔镁基二氧化碳吸附材料的制备：称取步骤a得到的镁铝前驱体，将其按照质量比例4:1与造孔剂碳粉混合，放入球磨罐中，以无水乙醇作为介质，按照设定转速400 rpm和球料比为1:4球磨机运行4小时，所得样品在105℃温度下烘干24小时后，加入2 wt%粘结剂聚乙烯醇，用造粒机造粒；将得到的颗粒收集，在高温炉中1200℃煅烧5小时即得到多孔镁基二氧化碳吸附材料
为了进一步测试多孔镁基二氧化碳吸附材料对二氧化碳的捕集吸附能力，取1g多孔镁基二氧化碳吸附材料先在350oC和100 ml/min CO2混合气（20% CO2-80% N2）中保持30min以使得复合材料完成吸附过程，再升温到480oC 和N2气流（100 ml/min）中保持30 min以使得吸附剂再生。然后，将反应器冷却至吸附温度350oC，并在100 ml/min CO2混合气（20%CO2-80% N2）中保持30min以使得复合材料完成再吸附过程，这样完成一次二氧化碳吸附循环，多孔镁基二氧化碳吸附材料的20次循环二氧化碳吸附容量达到0.38g/g。
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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种多孔镁基二氧化碳吸附材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
a、镁铝前驱体的制备：将铝含量不低于40%的含铝矿山废水通过0.45μm膜；菱镁矿粉和含铝矿山废水按体积比为1:1~1:5混合均匀，加入与矿山废水总体积比例为1:1~1:4的络合剂，再用碱液调节pH至8，通过抽滤得到滤饼在105℃温度下烘干24小时，在马弗炉中以预设的温度进行煅烧240分钟，在冷却至环境温度之后，取出样品，并通过离心水洗，送入烘箱100℃温度下烘干24小时，得到的样品即为镁铝前驱体；马弗炉的设定温度范围为300~700℃；
b、多孔镁基二氧化碳吸附材料的制备：称取步骤a得到的镁铝前驱体，将其按照质量比例1:1~5:1与造孔剂混合，放入球磨罐中，以无水乙醇作为介质，球磨4小时，所得样品在105℃温度下烘干24小时后，加入2 wt%粘结剂，造粒；将得到的颗粒收集，在高温炉中煅烧5小时即得到多孔镁基二氧化碳吸附材料，高温炉的预设温度控制在800~1300℃之间。
2.根据权利要求1所述多孔镁基二氧化碳吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤a所述的含铝矿山废水选用矿山开采之后经过初级处理产生的废水。
3.根据权利要求1所述多孔镁基二氧化碳吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤a所述络合剂包括：DTPA、柠檬酸、柠檬酸铵、柠檬酸钠、EDTA；步骤a所述碱液包括以下任意一种：氨水、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸铵、氯化铵中的任意一种。
4.根据权利要求1所述多孔镁基二氧化碳吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤b中，所述的造孔剂包括：淀粉、玉米粉、碳粉；步骤b所述的粘结剂包括以下任意一种：聚乙烯醇、聚乙二醇、羧甲基纤维素钠、PVB、PEG中的任意一种。
5.根据权利要求1所述多孔镁基二氧化碳吸附材料的制备方法，其特征在于，步骤b中，所述球磨机的设定转速为100~500 rpm之间，球与物料的质量比为1:1~1:8之间。
6.根据权利要求1至5任一项所述多孔镁基二氧化碳吸附材料的制备方法，其特征在于，按如下步骤制备：
a、镁铝前驱体的制备：将铝含量不低于40%的含铝矿山废水通过0.45μm膜；菱镁矿粉和含铝矿山废水按体积比为1:2混合均匀，加入与矿山废水总体积比例为1:2的络合剂柠檬酸钠，再用碱液碳酸铵调节pH至8，通过抽滤得到滤饼在105℃温度下烘干24小时，在马弗炉中以预设温度400℃进行煅烧240分钟，冷却至环境温度之后，取出样品，并通过离心水洗，送入烘箱100℃温度下烘干24小时，得到的样品即为镁铝前驱体；
b、多孔镁基二氧化碳吸附材料的制备：称取步骤a得到的镁铝前驱体，将其按照质量比例1:1与造孔剂玉米粉混合，放入球磨罐中，以无水乙醇作为介质，按照设定转速300 rpm和球料比为1:1球磨机运行4小时，所得样品在105℃温度下烘干24小时后，加入2 wt%粘结剂PVB后，通过造粒机进行成型；将得到的颗粒收集，在高温炉中1000℃煅烧5小时即得到多孔镁基二氧化碳吸附材料。
7.根据权利要求1至5任一项所述多孔镁基二氧化碳吸附材料的制备方法，其特征在于，按如下步骤制备：
a、镁铝前驱体的制备：将铝含量不低于40%的含铝矿山废水通过0.45μm膜；菱镁矿粉和含铝矿山废水按体积比为1:3混合均匀，加入与矿山废水总体积比例为1:3的络合剂EDTA，再用碱液氯化铵调节pH至8，通过抽滤得到滤饼在105℃温度下烘干24小时，在马弗炉中以预设的温度450℃进行煅烧240分钟，冷却至环境温度之后，取出样品，并通过离心水洗，送入烘箱100℃温度下烘干24小时，得到的样品即为镁铝前驱体；
b、多孔镁基二氧化碳吸附材料的制备：称取步骤a得到的镁铝前驱体，将其按照质量比例3:1与造孔剂淀粉混合，放入球磨罐中，以无水乙醇作为介质，按照设定转速350 rpm和球料比1:2球磨机运行4小时，所得样品在105℃温度下烘干24小时后，加入2 wt%粘结剂聚乙二醇，用造粒机造粒；将得到的颗粒收集，在高温炉中1100℃煅烧5小时即得到多孔镁基二氧化碳吸附材料。
8.根据权利要求1至5任一项所述多孔镁基二氧化碳吸附材料的制备方法，其特征在于，按如下步骤制备：
a、镁铝前驱体的制备：将铝含量不低于40%的含铝矿山废水通过0.45μm膜；菱镁矿粉和含铝矿山废水按体积比为1:3混合均匀，加入与矿山废水总体积比例为3:4的络合剂柠檬酸，再用氨水调节pH至8，通过抽滤得到滤饼在105℃温度下烘干24小时，在马弗炉中以预设温度500℃进行煅烧240分钟，冷却至环境温度之后，取出样品，并通过离心水洗，送入烘箱100℃温度下烘干24小时，得到的样品即为镁铝前驱体；
b、多孔镁基二氧化碳吸附材料的制备：称取步骤a得到的镁铝前驱体，将其按照质量比例4:1与造孔剂碳粉混合，放入球磨罐中，以无水乙醇作为介质，按照设定转速400 rpm和球料比为1:4球磨机运行4小时，所得样品在105℃温度下烘干24小时后，加入2 wt%粘结剂聚乙烯醇，用造粒机造粒；将得到的颗粒收集，在高温炉中1200℃煅烧5小时即得到多孔镁基二氧化碳吸附材料。
9.一种根据权利要求1-8任一所述方法制得的多孔镁基吸附材料在二氧化碳捕集吸附方面的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211401241.8A CN115672258B (zh) | 2022-11-09 | 2022-11-09 | 一种多孔镁基二氧化碳吸附材料的制备方法及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211401241.8A CN115672258B (zh) | 2022-11-09 | 2022-11-09 | 一种多孔镁基二氧化碳吸附材料的制备方法及其应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115672258A CN115672258A (zh) | 2023-02-03 |
| CN115672258B true CN115672258B (zh) | 2024-03-15 |
Family
ID=85050113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211401241.8A Active CN115672258B (zh) | 2022-11-09 | 2022-11-09 | 一种多孔镁基二氧化碳吸附材料的制备方法及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115672258B (zh) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103316628A (zh) * | 2013-06-27 | 2013-09-25 | 昆明理工大学 | 一种吸附剂的制备方法和应用 |
| CN103894152A (zh) * | 2014-04-17 | 2014-07-02 | 上海锅炉厂有限公司 | 一种中高温二氧化碳吸附剂及其制备方法 |
| CN103977754A (zh) * | 2014-05-23 | 2014-08-13 | 南京理工大学 | 一种利用碱渣制备重金属吸附剂的方法 |
| CN105502379A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-04-20 | 中国矿业大学 | 一种吸附分离二氧化碳用活性炭的制备方法 |
| CN106179228A (zh) * | 2016-09-01 | 2016-12-07 | 桂林理工大学 | 一种蔗渣炭/镁铝水滑石复合吸附剂的制备方法 |
| KR20180047989A (ko) * | 2016-11-02 | 2018-05-10 | 명지대학교 산학협력단 | 공융혼합물 증진제 및 산화마그네슘/산화알루미늄 복합체를 포함하는 이산화탄소 포집용 흡착제 및 이의 제조방법 |
| CN112246213A (zh) * | 2020-10-26 | 2021-01-22 | 华中科技大学 | 一种钙基co2吸附剂的制备方法及其产品 |
| CN114797753A (zh) * | 2022-04-29 | 2022-07-29 | 武汉理工大学 | 一种高效吸附二氧化碳的氧化铝基捕集材料及其制备方法和应用 |
| CN115155585A (zh) * | 2022-06-30 | 2022-10-11 | 华东理工大学 | 二氧化碳捕集与催化加氢制烯烃双功能复合材料、制备方法及应用 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2575249A (en) * | 2018-06-28 | 2020-01-08 | Amtech As | Pellets of sorbent suitable for carbon dioxide capture |
-
2022
- 2022-11-09 CN CN202211401241.8A patent/CN115672258B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103316628A (zh) * | 2013-06-27 | 2013-09-25 | 昆明理工大学 | 一种吸附剂的制备方法和应用 |
| CN103894152A (zh) * | 2014-04-17 | 2014-07-02 | 上海锅炉厂有限公司 | 一种中高温二氧化碳吸附剂及其制备方法 |
| CN103977754A (zh) * | 2014-05-23 | 2014-08-13 | 南京理工大学 | 一种利用碱渣制备重金属吸附剂的方法 |
| CN105502379A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-04-20 | 中国矿业大学 | 一种吸附分离二氧化碳用活性炭的制备方法 |
| CN106179228A (zh) * | 2016-09-01 | 2016-12-07 | 桂林理工大学 | 一种蔗渣炭/镁铝水滑石复合吸附剂的制备方法 |
| KR20180047989A (ko) * | 2016-11-02 | 2018-05-10 | 명지대학교 산학협력단 | 공융혼합물 증진제 및 산화마그네슘/산화알루미늄 복합체를 포함하는 이산화탄소 포집용 흡착제 및 이의 제조방법 |
| CN112246213A (zh) * | 2020-10-26 | 2021-01-22 | 华中科技大学 | 一种钙基co2吸附剂的制备方法及其产品 |
| CN114797753A (zh) * | 2022-04-29 | 2022-07-29 | 武汉理工大学 | 一种高效吸附二氧化碳的氧化铝基捕集材料及其制备方法和应用 |
| CN115155585A (zh) * | 2022-06-30 | 2022-10-11 | 华东理工大学 | 二氧化碳捕集与催化加氢制烯烃双功能复合材料、制备方法及应用 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| Carbonation curing of alkaline industrial waste for binders: comparison of different wastes;Fang YF等;MAGAZINE OF CONCRETE RESEARCH;第74卷(第3期);143-153 * |
| MEA溶液捕集CO_2的反应热实验研究;马嘉慧等;天然气化工(C1化学与化工);第42卷(第3期);全文 * |
| Synthesis and CO2 adsorption properties of hydrotalcite-like compounds prepared from aluminum saline slag wastes;Gil A等;CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL;第334卷;1341-1350 * |
| 典型（镁、铝基）惰性载体改性钙基吸附剂颗粒脱碳性能研究;陈洪强;中国优秀硕士学位论文全文数据库 （工程科技I.辑）(第6期);B027-357 * |
| 废弃物制备钙基二氧化碳吸附剂的研究进展;金帅;贾庆明;陕绍云;张亚芹;董亚楠;;硅酸盐通报(11);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115672258A (zh) | 2023-02-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102602973B (zh) | 利用电石渣合成超细碳酸钙的方法 | |
| CN103331096B (zh) | 一种改性二氧化碳钙基吸收剂的制备方法 | |
| CN103738986B (zh) | 一种白云石煅烧并水溶分离钙镁生产氢氧化镁和碳酸钙的方法 | |
| Zou et al. | Sorption capacity and mechanism of Cr3+ on tobermorite derived from fly ash acid residue and carbide slag | |
| CN110698174A (zh) | 一种轻质污泥陶粒、其制备方法及应用 | |
| CN114797752A (zh) | 一种二氧化碳吸附剂及其制备方法 | |
| CN103831080A (zh) | 用于回收废水中重金属离子的镍渣吸附材料及其制备 | |
| CN113292326A (zh) | 一种利用二次铝灰制备多孔莫来石骨料的方法 | |
| CN104971690A (zh) | 一种以造纸白泥制备高温co2钙基吸附剂的方法 | |
| CN102580468B (zh) | 一种采用镁基吸收剂实现烟气中co2捕集与分离的方法 | |
| CN105271342A (zh) | 一种利用活性白土废酸母液制备明矾的方法 | |
| CN110655342A (zh) | 一种能够吸收和固化封存二氧化碳的改性赤泥及其制备方法 | |
| CN115672258B (zh) | 一种多孔镁基二氧化碳吸附材料的制备方法及其应用 | |
| CN114130350A (zh) | 一种基于多源固废改性的co2吸附剂及其制备方法与应用 | |
| Li et al. | Effect of Ca/Mg molar ratio on the calcium-based sorbents | |
| CN105129826A (zh) | 一种从医药及合成塑料含锂废液中回收利用锂的工艺方法 | |
| CN114632801B (zh) | 一种利用回转窑对锰渣进行脱氨脱硫的方法 | |
| CN115353139B (zh) | 高纯碳酸钙的制备方法 | |
| CN115611292B (zh) | 粉煤灰源铜基沸石分子筛及其制备方法和应用 | |
| CN111410223A (zh) | 一种磷尾矿中碳资源回收利用方法 | |
| CN108264069B (zh) | 一种单分散纳米氧化镁的制备方法 | |
| CN116966867A (zh) | 层状锂吸附剂粉体及制备方法、层状锂吸附剂颗粒及应用 | |
| CN101543761B (zh) | 一种提高沸石二氧化碳吸附量的方法 | |
| CN105087932A (zh) | 酸性富钒液中硅的去除方法及氧化钒的制备方法 | |
| CN104162403B (zh) | 一种混合酸改性钙基吸附剂及其制备方法和应用 |
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 |