CN116832781A - 一种固体胺吸附剂的制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及材料制备和温室气体减排技术领域，公开了一种固体胺吸附剂的制备方法和应用。该固体胺吸附剂的制备方法包括以下步骤：(1)将活性炭纤维和氧化剂溶液进行反应，然后将得到的反应产物固液分离，并对得到的固相进行洗涤、干燥；(2)将步骤(1)得到的产物、有机胺和有机溶剂进行混合。本发明所制备的固体胺吸附剂具有较高的CO2吸附选择性和疏水性，可实现混合气体中的CO2和N2的分离，制备方法操作简单、原料低廉易得。
Description
技术领域
本发明涉及材料制备和温室气体减排技术领域，具体涉及一种固体胺吸附剂的制备方法和应用。
背景技术
工业的飞速发展和人口的日益增长，使得人们对能源的需求不断增加。化石燃料的大量使用引起温室气体排放，其导致全球气候变暖等严重的环境问题。碳捕集与封存技术应运而生，可以在短期内快速有效地减少CO2的排放，其中吸附法因其能耗低、操作简单等优点被广泛应用于气体分离领域。
传统的吸附剂，例如沸石、硅胶和氧化铝等，比表面积小，选择性低，同时易受水蒸气的干扰，吸附分离效果很差。因此，急需开发一种具有较高的疏水性和CO2吸附选择性的吸附剂。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的吸附剂选择性差和易受水蒸气干扰的问题，提供一种固体胺吸附剂的制备方法，同时提供了所述固体胺吸附剂在吸附分离CO2中的应用，该固体胺吸附剂具有更高的疏水性和CO2吸附选择性。
为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种固体胺吸附剂的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将活性炭纤维(ACF)和氧化剂溶液进行反应，然后将得到的反应产物固液分离，并对得到的固相进行洗涤、干燥；
(2)将步骤(1)得到的产物、有机胺和有机溶剂进行混合。
优选地，所述活性炭纤维与所述氧化剂溶液的用量比为1g：80-120mL，进一步优选为1g：90-110mL。
优选地，所述氧化剂溶液选自硝酸溶液、过硫酸铵溶液和芬顿试剂中的一种或两种以上。
进一步优选地，所述芬顿试剂为硫酸亚铁溶液和过氧化氢溶液的混合溶液。
进一步优选地，所述氧化剂溶液的浓度为4-6mol/L。
优选地，步骤(1)中，所述反应的条件包括：温度为90-120℃，时间为1-5h。
优选地，步骤(2)中，步骤(1)得到的产物、有机胺和有机溶剂的用量比为1g：0.2-0.8g：70-130mL，进一步优选为1g：0.4-0.6g：80-120mL。
优选地，所述有机胺选自聚乙烯亚胺(PEI)、三乙烯四胺、四乙烯五胺、乙二胺和乙醇胺中的一种或两种以上。
优选地，所述有机溶剂选自无水乙醇、无水甲醇和甲苯中的一种或两种以上。
本发明第二方面提供了由前文所述的方法制备的固体胺吸附剂。
优选地，所述固体胺吸附剂含有微孔和介孔，其比表面积为400-700m2/g，孔容为0.2-0.4cm3/g，孔径为1.8-3nm，微孔的体积为0.15-0.3cm3/g，介孔的体积为0.03-0.08cm3/g。
本发明第三方面提供了前文所述的固体胺吸附剂在吸附分离CO2中的应用。
进一步优选地，所述的固体胺吸附剂在吸附分离CO2时的条件包括：压力为0-1bar，温度为30-90℃。
通过上述技术方案，本发明的有益效果主要在于：本发明通过将活性炭纤维进行氧化，然后将有机胺负载在氧化后的活性炭纤维上，从而制备得到一种固体胺吸附剂，该固体胺吸附剂具有较高的疏水性，在水蒸气存在的情况下仍然具有较好的CO2吸附能力，同时具有较高的CO2吸附选择性，在CO2和N2同时存在条件下，可优先吸附CO2，可实现混合气体中的CO2和N2的分离。另外，本发明的制备方法操作简单、原料低廉易得。
附图说明
图1是实施例2所制备的材料的扫描电镜图谱(SEM)图。
图2是实施例1-3及对比例1-2中所制备的材料在不同压力和不同温度的CO2吸附等温线。
图3是实施例2及对比例1中所制备的材料在不同压力和不同温度下的N2吸附等温线。
图4是实施例2及对比例1中所制备的材料在不同温度时CO2/N2吸附选择曲线。
图5是实施例2及对比例1中所制备的材料在不同温度时干燥和相对湿度为80％条件下的CO2穿透曲线。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明第一方面提供了一种固体胺吸附剂的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将活性炭纤维(ACF)和氧化剂溶液进行反应，然后将得到的反应产物固液分离，并对得到的固相进行洗涤、干燥；
(2)将步骤(1)得到的产物、有机胺和有机溶剂进行混合。
在本发明所述的方法中，在具体实施方式中，将所述活性炭纤维进行氧化，然后将有机胺负载在氧化后的活性炭纤维上，从而制备得到一种固体胺吸附剂。其中，氧化后的活性炭纤维会产生大量的羟基官能团，有机胺负载后使得吸附作用更强，具有较高的疏水性，在水蒸气存在的情况下仍具有较好的CO2吸附能力，而且具有较高的CO2吸附选择性。
在本发明所述的方法中，在优选实施方式中，所述活性炭纤维与所述氧化剂溶液的用量比可以为1g：80-120mL，进一步优选为1g：90-110mL。
在本发明中，所述氧化剂溶液选自硝酸溶液、过硫酸铵溶液和芬顿试剂中的一种或两种以上，优选为硝酸溶液。
在本发明所述的方法中，在优选实施方式中，所述芬顿试剂为硫酸亚铁溶液和过氧化氢溶液的混合溶液。
在优选实施方式中，所述氧化剂溶液的浓度为4-6mol/L。
在本发明所述的方法中，步骤(1)中，在进行反应之前，可以先将活性炭纤维进行预处理，预处理过程包括：将活性炭纤维用水进行洗涤，然后进行干燥，干燥的温度可以为60-100℃。
在本发明所述的方法中，为了加速反应的进行，步骤(1)中所述的反应可以在加热条件下进行，加热的设备优选为加热搅拌器，在具体实施方式中，所述反应的条件包括：温度为90-120℃，时间为1-5h，优选为2-4h。
在本发明中，步骤(2)中，步骤(1)得到的产物、有机胺和有机溶剂的用量比为1g：0.2-0.8g：70-130mL，进一步优选为1g：0.4-0.6g：80-120mL。
在优选实施方式中，所述有机胺选自聚乙烯亚胺(PEI)、三乙烯四胺、四乙烯五胺、乙二胺和乙醇胺中的一种或两种以上。
在本发明中，所述有机溶剂可以为本领域技术人员的常规选择。在具体实施方式中，所述有机溶剂选自无水乙醇、无水甲醇和甲苯中的一种或两种以上，优选为无水乙醇。
在本发明所述的方法中，步骤(2)所述混合方式可以为搅拌；搅拌的条件可以包括：转速为100rpm-300rpm，时间为4-10h。
在本发明所述的方法中，步骤(2)所述混合之后，还包括将混合后得到的固体胺吸附剂进行固液分离，并用无水乙醇对得到的固相进行洗涤，最后干燥，干燥的条件包括：温度为60-100℃，时间为20-30h。
根据本发明的第一种实施方式，本发明所述固体胺吸附剂的制备方法包括：(1)将活性炭纤维(ACF)和氧化剂溶液进行反应，然后将得到的反应产物固液分离，并对得到的固相进行洗涤、干燥；(2)将步骤(1)得到的产物、有机胺和有机溶剂进行混合。
根据本发明的第二种实施方式，本发明所述固体胺吸附剂的制备方法包括：(1)将活性炭纤维(ACF)和氧化剂溶液进行反应，然后将得到的反应产物固液分离，并对得到的固相进行洗涤、干燥；(2)将步骤(1)得到的产物、有机胺和有机溶剂进行混合；所述活性炭纤维与所述氧化剂溶液的用量比为1g：80-120mL，优选为1g：90-110mL。
根据本发明的第三种实施方式，本发明所述固体胺吸附剂的制备方法包括：(1)将活性炭纤维(ACF)和氧化剂溶液进行反应，然后将得到的反应产物固液分离，并对得到的固相进行洗涤、干燥；(2)将步骤(1)得到的产物、有机胺和有机溶剂进行混合；所述活性炭纤维与所述氧化剂溶液的用量比为1g：80-120mL，优选为1g：90-110mL；所述氧化剂溶液选自硝酸溶液、过硫酸铵溶液和芬顿试剂中的一种或两种以上；所述芬顿试剂为硫酸亚铁溶液和过氧化氢溶液的混合溶液；所述氧化剂溶液的浓度为4-6mol/L。
根据本发明的第四种实施方式，本发明所述固体胺吸附剂的制备方法包括：(1)将活性炭纤维(ACF)和氧化剂溶液进行反应，然后将得到的反应产物固液分离，并对得到的固相进行洗涤、干燥；(2)将步骤(1)得到的产物、有机胺和有机溶剂进行混合；所述活性炭纤维与所述氧化剂溶液的用量比为1g：80-120mL，优选为1g：90-110mL；所述氧化剂溶液选自硝酸溶液、过硫酸铵溶液和芬顿试剂中的一种或两种以上；所述芬顿试剂为硫酸亚铁溶液和过氧化氢溶液的混合溶液；所述氧化剂溶液的浓度为4-6mol/L；步骤(1)中，所述反应的条件包括：温度为90-120℃，时间为1-5h。
根据本发明的第五种实施方式，本发明所述固体胺吸附剂的制备方法包括：(1)将活性炭纤维(ACF)和氧化剂溶液进行反应，然后将得到的反应产物固液分离，并对得到的固相进行洗涤、干燥；(2)将步骤(1)得到的产物、有机胺和有机溶剂进行混合；所述活性炭纤维与所述氧化剂溶液的用量比为1g：80-120mL，优选为1g：90-110mL；所述氧化剂溶液选自硝酸溶液、过硫酸铵溶液和芬顿试剂中的一种或两种以上；所述芬顿试剂为硫酸亚铁溶液和过氧化氢溶液的混合溶液；所述氧化剂溶液的浓度为4-6mol/L；步骤(1)中，所述反应的条件包括：温度为90-120℃，时间为1-5h；步骤(2)中，步骤(1)得到的产物、有机胺和有机溶剂的用量比为1g：0.2-0.8g：70-130mL，优选为1g：0.4-0.6g：80-120mL。
根据本发明的第六种实施方式，本发明所述固体胺吸附剂的制备方法包括：(1)将活性炭纤维(ACF)和氧化剂溶液进行反应，然后将得到的反应产物固液分离，并对得到的固相进行洗涤、干燥；(2)将步骤(1)得到的产物、有机胺和有机溶剂进行混合；所述活性炭纤维与所述氧化剂溶液的用量比为1g：80-120mL，优选为1g：90-110mL；所述氧化剂溶液选自硝酸溶液、过硫酸铵溶液和芬顿试剂中的一种或两种以上；所述芬顿试剂为硫酸亚铁溶液和过氧化氢溶液的混合溶液；所述氧化剂溶液的浓度为4-6mol/L；步骤(1)中，所述反应的条件包括：温度为90-120℃，时间为1-5h；步骤(2)中，步骤(1)得到的产物、有机胺和有机溶剂的用量比为1g：0.2-0.8g：70-130mL，优选为1g：0.4-0.6g：80-120mL；所述有机胺选自聚乙烯亚胺(PEI)、三乙烯四胺、四乙烯五胺、乙二胺和乙醇胺中的一种或两种以上。
根据本发明的第七种实施方式，本发明所述固体胺吸附剂的制备方法包括：(1)将活性炭纤维(ACF)和氧化剂溶液进行反应，然后将得到的反应产物固液分离，并对得到的固相进行洗涤、干燥；(2)将步骤(1)得到的产物、有机胺和有机溶剂进行混合；所述活性炭纤维与所述氧化剂溶液的用量比为1g：80-120mL，优选为1g：90-110mL；所述氧化剂溶液选自硝酸溶液、过硫酸铵溶液和芬顿试剂中的一种或两种以上；所述芬顿试剂为硫酸亚铁溶液和过氧化氢溶液的混合溶液；所述氧化剂溶液的浓度为4-6mol/L；步骤(1)中，所述反应的条件包括：温度为90-120℃，时间为1-5h；步骤(2)中，步骤(1)得到的产物、有机胺和有机溶剂的用量比为1g：0.2-0.8g：70-130mL，优选为1g：0.4-0.6g：80-120mL；所述有机胺选自聚乙烯亚胺(PEI)、三乙烯四胺、四乙烯五胺、乙二胺和乙醇胺中的一种或两种以上；所述有机溶剂选自无水乙醇、无水甲醇和甲苯中的一种或两种以上。
本发明第二方面提供了由前文所述的方法制备的固体胺吸附剂。该固体胺吸附剂含有微孔和介孔，其比表面积为400-700m2/g，孔容为0.2-0.4cm3/g，孔径为1.8-3nm，微孔的体积为0.15-0.3cm3/g，介孔的体积为0.03-0.08cm3/g。该固体胺吸附剂具有较高的疏水性和CO2吸附选择性。
本发明第三方面提供了前文所述的固体胺吸附剂在吸附分离CO2中的应用。
在具体实施方式中，所述的固体胺吸附剂在吸附分离CO2时的条件包括：压力为0-1bar，温度为30-90℃。
采用本发明所述的固体胺吸附剂在吸附分离CO2的过程中，具有较高的疏水性和CO2吸附选择性。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。如无特殊说明，均为本领域常规方法。下述实施例中所用的实验材料，如无特殊说明，均可从试剂商购买得到。
实施例1
(1)先用清水洗涤ACF，然后进行干燥(干燥的温度为80℃)，接着配制5mol/L的硝酸溶液；
(2)将洗涤后0.5g的ACF浸入配制的50mL硝酸溶液中，并于100℃恒温搅拌器上搅拌3h，然后将得到的反应产物固液分离，并对得到的固相进行洗涤、干燥(干燥的温度为80℃，时间为12h)，得到氧化后的活性炭纤维(O-ACF)；
(3)将0.1g PEI溶解于50mL无水乙醇中，然后搅拌0.5h，接着将0.5gO-ACF浸入PEI溶液中，室温(25℃)以200rpm搅拌6h，再接着进行固液分离，并用无水乙醇对得到的固相进行洗涤，最后于80℃干燥24h，得到固体胺吸附剂(O-ACF-PEI(5:1))。
实施例2
(1)先用清水洗涤ACF，然后进行干燥(干燥的温度为80℃)，接着配制5mol/L的硝酸溶液；
(2)将洗涤后0.5g的ACF浸入配制的50mL硝酸溶液中，并于100℃恒温搅拌器上搅拌3h，然后将得到的反应产物固液分离，并对得到的固相进行洗涤、干燥(干燥的温度为80℃，时间为12h)，得到氧化后的活性炭纤维(O-ACF)；
(3)将0.2g PEI溶解于50mL无水乙醇中，然后搅拌0.5h，接着将0.5gO-ACF浸入PEI溶液中，室温(25℃)以200rpm搅拌6h，再接着进行固液分离，并用无水乙醇对得到的固相进行洗涤，最后于80℃干燥24h，得到固体胺吸附剂(O-ACF-PEI(5:2))。
实施例3
(1)先用清水洗涤ACF，然后进行干燥(干燥的温度为80℃)，接着配制5mol/L的硝酸溶液；
(2)将洗涤后0.5g的ACF浸入配制的50mL硝酸溶液中，并于100℃恒温搅拌器上搅拌3h，然后将得到的反应产物固液分离，并对得到的固相进行洗涤、干燥(干燥的温度为80℃，时间为12h)，得到氧化后的活性炭纤维(O-ACF)；
(3)将0.3g PEI溶解于50mL无水乙醇中，然后搅拌0.5h，接着将0.5gO-ACF浸入PEI溶液中，室温(25℃)以200rpm搅拌6h，再接着进行固液分离，并用无水乙醇对得到的固相进行洗涤，最后于80℃干燥24h，得到固体胺吸附剂(O-ACF-PEI(5:3))。
实施例4
按照实施例1的方法进行实施，不同的是，步骤(2)中，反应温度为110℃，时间为3.5h，具体方法如下：
(1)先用清水洗涤ACF，然后进行干燥(干燥的温度为80℃)，接着配制5mol/L的硝酸溶液；
(2)将洗涤后0.5g的ACF浸入配制的50mL硝酸溶液中，并于110℃恒温搅拌器上搅拌3.5h，然后将得到的反应产物固液分离，并对得到的固相进行洗涤、干燥(干燥的温度为80℃，时间为12h)，得到氧化后的活性炭纤维(O-ACF)；
(3)将0.1g PEI溶解于50mL无水乙醇中，然后搅拌0.5h，接着将0.5gO-ACF浸入PEI溶液中，室温(25℃)以200rpm搅拌6h，再接着进行固液分离，并用无水乙醇对得到的固相进行洗涤，最后于80℃干燥24h，得到固体胺吸附剂。
实施例5
按照实施例1的方法进行实施，不同的是，步骤(2)中，反应温度为90℃，时间为5h，具体方法如下：
(1)先用清水洗涤ACF，然后进行干燥(干燥的温度为80℃)，接着配制5mol/L的硝酸溶液；
(2)将洗涤后0.5g的ACF浸入配制的50mL硝酸溶液中，并于90℃恒温搅拌器上搅拌5h，然后将得到的反应产物固液分离，并对得到的固相进行洗涤、干燥(干燥的温度为80℃，时间为12h)，得到氧化后的活性炭纤维(O-ACF)；
(3)将0.1g PEI溶解于50mL无水乙醇中，然后搅拌0.5h，接着将0.5gO-ACF浸入PEI溶液中，室温(25℃)以200rpm搅拌6h，再接着进行固液分离，并用无水乙醇对得到的固相进行洗涤，最后于80℃干燥24h，得到固体胺吸附剂。
实施例6
按照实施例1的方法进行实施，不同的是，步骤(2)中，反应温度为120℃，时间为2h，具体方法如下：
(1)先用清水洗涤ACF，然后进行干燥(干燥的温度为80℃)，接着配制5mol/L的硝酸溶液；
(2)将洗涤后0.5g的ACF浸入配制的50mL硝酸溶液中，并于120℃恒温搅拌器上搅拌2h，然后将得到的反应产物固液分离，并对得到的固相进行洗涤、干燥(干燥的温度为80℃，时间为12h)，得到氧化后的活性炭纤维(O-ACF)；
(3)将0.1g PEI溶解于50mL无水乙醇中，然后搅拌0.5h，接着将0.5gO-ACF浸入PEI溶液中，室温(25℃)以200rpm搅拌6h，再接着进行固液分离，并用无水乙醇对得到的固相进行洗涤，最后于80℃干燥24h，得到固体胺吸附剂。
实施例7
按照实施例1的方法进行实施，不同的是，氧化剂溶液是过硫酸铵溶液，具体方法如下：
(1)先用清水洗涤ACF，然后进行干燥(干燥的温度为80℃)，接着配制5mol/L过硫酸铵溶液；
(2)将洗涤后0.5g的ACF浸入配制的50mL过硫酸铵溶液中，并于100℃恒温搅拌器上搅拌3h，然后将得到的反应产物固液分离，并对得到的固相进行洗涤、干燥(干燥的温度为80℃，时间为12h)，得到氧化后的活性炭纤维(O-ACF)；
(3)将0.1g PEI溶解于50mL无水乙醇中，然后搅拌0.5h，接着将0.5gO-ACF浸入PEI溶液中，室温(25℃)以200rpm搅拌6h，再接着进行固液分离，并用无水乙醇对得到的固相进行洗涤，最后于80℃干燥24h，得到固体胺吸附剂。
实施例8
按照实施例1的方法进行实施，不同的是，有机胺是三乙烯四胺，具体方法如下：
(1)先用清水洗涤ACF，然后进行干燥(干燥的温度为80℃)，接着配制5mol/L的硝酸溶液；
(2)将洗涤后0.5g的ACF浸入配制的50mL硝酸溶液中，并于100℃恒温搅拌器上搅拌3h，然后将得到的反应产物固液分离，并对得到的固相进行洗涤、干燥(干燥的温度为80℃，时间为12h)，得到氧化后的活性炭纤维(O-ACF)；
(3)将0.1g三乙烯四胺溶解于50mL无水乙醇中，然后搅拌0.5h，接着将0.5g O-ACF浸入三乙烯四胺溶液中，室温(25℃)以200rpm搅拌6h，再接着进行固液分离，并用无水乙醇对得到的固相进行洗涤，最后于80℃干燥24h，得到固体胺吸附剂。
对比例1
直接将活性炭纤维作为吸附剂，即吸附剂为ACF。
对比例2
用于说明经过氧化后的活性炭纤维未浸入聚乙烯亚胺，具体方法如下：
(1)先用清水洗涤ACF，然后干燥(干燥的温度为80℃)，接着配制5mol/L的硝酸溶液；
(2)将洗涤后0.5g的ACF浸入配制的50mL硝酸溶液中，并于100℃恒温搅拌器上搅拌3h，然后将得到的反应产物固液分离，并对得到的固相进行洗涤、干燥(干燥的温度为80℃，时间为12h)，得到氧化后的活性炭纤维(O-ACF)。
测试例1
采用扫描电镜图谱(SEM)对实施例2所制备固体胺吸附剂形貌进行表征。由图1可知，实施例1制备的多级孔分子筛呈现管状。
测试例2
采用ASAP2460型物理吸附仪(Micromeritics公司)对实施例1-8及对比例1-2中所制备的材料进行测试，材料测试之前的预处理方法如下：将实施例1-8及对比例1-2中所制备的材料于120℃抽真空处理6h。所制备材料的比表面积、孔容、孔径、微孔体积和介孔体积的结果如表1所示。
表1
由表1结果可知，对比例2中氧化后的ACF与对比例1中的ACF相比，比表面积和孔体积显著下降，导致其下降的主要原因是氧化后的ACF表面产生了大量的羟基官能团；从实施例1-8与对比例2相比可以看出，氧化后的ACF经过有机胺负载后，比表面积和孔体积略微下降，说明有机胺均匀的负载在氧化后的ACF表面，未发生显著的堵孔现象。
测试例3
采用物理吸附仪对实施例1-3及对比例1-2中所制备材料的CO2吸附性能进行测试，材料测试之前的预处理方法如下：将固体胺吸附剂于120℃抽真空处理6h，然后分别在30℃(a)和60℃(b)时，对单组分的CO2进行吸附实验，以压强为横坐标，吸附量为纵坐标绘制吸附曲线图。结果如图2所示。采用物理吸附仪对实施例3及对比例1-2中所制备材料的N2吸附性能进行测试，材料测试之前的预处理方法如下：将固体胺吸附剂于120℃抽真空处理6h，然后分别在30℃、60℃和90℃时，对单组分的N2进行吸附实验，以压强为横坐标，吸附量为纵坐标绘制吸附曲线图。结果如图3所示。
结合图2和图3可以看出，首先，实施例1-3制备的O-ACF-PEI具有较强的CO2吸附能力，其次，与对比例1中的ACF对比可以看出，CO2吸附量升高，同时N2吸附量降低。
测试例4
采用理想溶液吸附理论的方法对实施例2和对比例1中所制备材料进行CO2/N2吸附选择性测试和计算。结果如图4所示，实施例2制备的O-ACF-PEI(5:2)与对比例1制备的ACF相比，在273K低分压时吸附选择比从160提高到了350；在273K，100kPa时从不足20提高到了75，吸附选择比越高表示所制备的材料对CO2的吸附选择性越好。因此，采用本发明制备的固体胺吸附剂在分压较低时具有较高的CO2吸附选择性。
测试例5
采用固定床穿透方法对实施例2和对比例1中所制备材料进行CO2吸附穿透测试，通过质量流量计控制进气流量为100mL/min，通过调节鼓泡器支路的调节阀，使混合气的相对湿度(RH)保持在80％。结果如图5所示，在相同温度下，ACF和O-ACF-PEI(5:2)的CO2穿透点随着气体湿度的增加向前移动，这说明气体中含有水蒸气时会影响吸附剂对CO2的吸附能力，而O-ACF-PEI(5:2)的穿透点向前移动的距离比ACF的小，说明水蒸气对ACF的CO2吸附影响较大。因此，本发明制备的固体胺吸附剂比原始载体(ACF)具有更好的耐水蒸气的能力。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种固体胺吸附剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将活性炭纤维和氧化剂溶液进行反应，然后将得到的反应产物固液分离，并对得到的固相进行洗涤、干燥；
(2)将步骤(1)得到的产物、有机胺和有机溶剂进行混合。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述活性炭纤维与所述氧化剂溶液的用量比为1g：80-120mL，优选为1g：90-110mL。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述氧化剂溶液选自硝酸溶液、过硫酸铵溶液和芬顿试剂中的一种或两种以上；
优选地，所述芬顿试剂为硫酸亚铁溶液和过氧化氢溶液的混合溶液；
优选地，所述氧化剂溶液的浓度为4-6mol/L。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述反应的条件包括：温度为90-120℃，时间为1-5h。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，步骤(1)得到的产物、有机胺和有机溶剂的用量比为1g：0.2-0.8g：70-130mL，优选为1g：0.4-0.6g：80-120mL。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述有机胺选自聚乙烯亚胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、乙醇胺和乙二胺中的一种或两种以上。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂选自无水乙醇、无水甲醇和甲苯中的一种或两种以上。
8.由权利要求3-7中任意一项所述的方法制备的固体胺吸附剂。
9.根据权利要求8所述的固体胺吸附剂，其特征在于，所述固体胺吸附剂含有微孔和介孔，其比表面积为400-700m2/g，孔容为0.2-0.4cm3/g，孔径为1.8-3nm，微孔的体积为0.15-0.3cm3/g，介孔的体积为0.03-0.08cm3/g。
10.权利要求1-9中任意一项所述的固体胺吸附剂在吸附分离CO2中的应用；
优选地，所述的固体胺吸附剂在吸附分离CO2时的条件包括：压力为0-1bar，温度为30-90℃。
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| CN202310512989.3A CN116832781A (zh) | 2023-05-08 | 2023-05-08 | 一种固体胺吸附剂的制备方法和应用 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117427615A (zh) * | 2023-12-01 | 2024-01-23 | 浙江大学 | 一种胺负载介孔炭及其制备方法和应用 |
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2023
- 2023-05-08 CN CN202310512989.3A patent/CN116832781A/zh active Pending
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