ES2964326A2 - Metodo de preparacion para agente de captura de dioxido de carbono, y aplicacion del mismo - Google Patents

Metodo de preparacion para agente de captura de dioxido de carbono, y aplicacion del mismo Download PDF

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Yinghao Xie
Xuemei Zhang
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Hunan Brunp Recycling Technology Co Ltd
Guangdong Brunp Recycling Technology Co Ltd
Hunan Bangpu Automobile Circulation Co Ltd
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Abstract

Un método de preparación para un agente de captura de dióxido de carbono, y una aplicación del mismo. El método comprende: mezclar un líquido de dispersión de grafito, una disolución de ácido orgánico, una disolución de sal metálica y sol de sílice para obtener un gel compuesto orgánico-inorgánico, dejar reposar y envejecer el gel compuesto orgánico-inorgánico, realizar un tratamiento de carbonización por microondas en el mismo en una atmósfera mixta de un gas inerte y dióxido de azufre, realizar decapado o limpieza alcalina para obtener un portador con defectos, mezclar el portador con defectos con una sustancia de amina, y realizar un tratamiento ultrasónico en la mezcla para obtener el agente de captura de dióxido de carbono. Según el método, la carbonización se realiza en un material de soporte a base de carbono usando un ácido orgánico como portador, y un material de soporte metálico usando una sal metálica como portador para obtener un portador compuesto de carbono-metal. El portador preparado que combina el carbono con la sal metálica es estable en estructura, desarrollado en actividad y con mayor área de superficie específica. El portador se trata usando dióxido de azufre, y luego se somete a un tratamiento de defectos por medio de decapado. Los defectos estructurales se generan en los poros del portador, puede aumentarse la separación entre capas de un material de carbono, se reduce la limitación de transferencia de amina en el portador de material y se aumenta la tasa de utilización de aminas, aumentando de ese modo la cantidad de captura de carbono.

Description

DESCRIPCIÓN
MÉTODO DE PREPARACIÓN PARA AGENTE DE CAPTURA DE DIÓXIDO DE
CARBONO, YAPLICACIÓN DEL MISMO
CAMPO TÉCNICO
La presente invención pertenece al campo técnico de recogida de carbono, y particularmente se refiere a un método de preparación de un agente de captura de dióxido de carbono y a una aplicación del mismo.
ANTECEDENTES
Como una fuente de carbono abundante y barata, el CO2 se ha usado para producir diversos productos químicos de fuente de carbono, tales como productos químicos inorgánicos, orgánicos y poliméricos, y tiene grandes beneficios económicos y medioambientales. Por tanto, después de la combustión de combustibles, la captura de CO2 es una importante orientación para la investigación, que se usa principalmente para tratar emisiones de CO2 de baja concentración.
Generalmente, en el reciclado de baterías, las piezas de baterías trituradas se pirolizan con oxígeno entre 300 °C y 800 °C para promover la volatilización o descomposición de un aglutinante y un electrolito, y así separar materiales positivos a partir de colectores de corriente. Sin embargo, en la actualidad, los gases de efecto invernadero producidos por la pirólisis, especialmente CO2, se emiten directamente después de la retirada de polvo fino y la desacidificación, lo que no cumple con los requisitos de la producción ecológica. Para resolver este problema, el CO2 se recupera mediante medidas de adición de materiales de captura de carbono y dispositivos de reciclado de carbono.
En la actualidad, la absorción química de CO2 mediante materiales a base de amina es una de las tecnologías de reciclado y captura de CO2 usadas habitualmente, que tiene las características de alta selectividad y gran cantidad de captura. Sin embargo, este método tiene los siguientes problemas.
1. El coste del material de este método es relativamente alto. 2. Para aumentar la cantidad de captura de CO2, se añaden habitualmente materiales a base de amina en exceso en un portador. Cuando las aminas introducidas ocupan demasiado volumen de poros en el portador de soporte, se reducirá la exposición de los sitios de amina, pero se reducirá la eficiencia de captura de CO2.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención tiene como objetivo resolver al menos uno de los problemas técnicos mencionados anteriormente en la tecnología existente. Por tanto, la presente invención proporciona un método de preparación de un agente de captura de dióxido de carbono y una aplicación del mismo, que puede mejorar la síntesis de materiales a base de amina y aplicarse al reciclado de carbono en baterías recicladas mediante pirólisis.
Según un aspecto de la presente invención, se proporciona un método de preparación de un agente de captura de dióxido de carbono, que incluye las siguientes etapas de:
S1: mezclar una dispersión de grafito, una disolución de ácido orgánico, una disolución de sal metálica y un sol de sílice para obtener un gel compuesto orgánico-inorgánico;
S2: dejar reposar y envejecer el gel compuesto orgánico-inorgánico, secar el mismo y luego carbonizar el mismo mediante microondas en una atmósfera mixta de gas inerte y dióxido de azufre para obtener un producto intermedio; y
S3: someter el producto intermedio a lavado con ácido o lavado con álcali para obtener un portador con defectos, luego mezclar el portador con defectos con una sustancia de amina para un tratamiento ultrasónico y secar para obtener el agente de captura de dióxido de carbono.
En algunas realizaciones de la presente invención, en la etapa S1, la dispersión de grafito es una dispersión en alcohol de polvo de grafito; en la dispersión de grafito, la proporción sólido-líquido del polvo de grafito con respecto al alcohol es de (de 0,1 a 20) g:100 ml; la concentración en masa de la disolución de ácido orgánico oscila entre el 1%y el 30 %; y la proporción volumétrica de la dispersión de grafito con respecto a la disolución de ácido orgánico es de (de 1 a 5):10. Preferiblemente, la disolución de ácido orgánico es al menos una disolución de ácido málico, ácido acético, ácido cítrico o ácido ascórbico.
En algunas realizaciones de la presente invención, en las que, en la etapa S1, la dispersión de grafito se añade en primer lugar en la disolución de ácido orgánico para obtener una disolución A, y luego la disolución de sal metálica y el sol de sílice se añaden en la disolución A para obtener el gel compuesto orgánico-inorgánico; la concentración en masa de la disolución de sal metálica oscila entre el 0,1 % y el 10 %; y la proporción volumétrica de la disolución de sal metálica con respecto a la disolución A es de (de 1 a 10):(de 3 a 15).
En algunas realizaciones de la presente invención, en la etapa S1, el polvo de grafito procede de un polvo de grafito obtenido mediante lavado, secado y molienda de bolas de escorias de grafito negativo en el reciclado de baterías, y el tamaño de partícula del polvo de grafito es de menos de 50 μm. Usar grafito negativo obtenido del reciclado de baterías para reemplazar un material de ajuste de poros del portador puede reducir el coste de síntesis del agente de captura.
En algunas realizaciones de la presente invención, en la etapa S1, la disolución de alcohol es una o más de metanol, etanol, etilenglicol, dietanol o propanol.
En algunas realizaciones de la presente invención, en la etapa S1, la disolución de sal metálica es al menos una disolución de sulfato de sodio, sulfato de aluminio, sulfato de manganeso, sulfato de cobalto, sulfato de níquel, sulfato de cobre, cloruro de sodio, cloruro de aluminio o cloruro de cobre. Preferiblemente, la disolución de sal metálica se prepara haciendo reaccionar metales (tales como polvo de cobre y polvo de aluminio) obtenidos mediante el reciclado de baterías con ácidos (tales como ácido sulfúrico y ácido clorhídrico), o preparados mediante salmuera de desecho generada por el reciclado de baterías. El material de estructura principal de metal del portador se prepara a partir productos reciclables de baterías, lo que puede reducir el coste de síntesis del agente de captura.
En algunas realizaciones de la presente invención, en la etapa S1, el contenido de sólidos del sol de sílice oscila entre el 3%en peso y el 45%en peso; y la cantidad de adición del sol de sílice es del 0,1 % al 5 % del volumen total de la disolución A y la disolución de sal metálica.
En algunas realizaciones de la presente invención, en la etapa S2, la carbonización con microondas se realiza a una temperatura de 100 °C a 300 X , y dura de 3 minutos a 30 minutos.
En algunas realizaciones de la presente invención, en la etapa S2, la proporción volumétrica del gas inerte con respecto al dióxido de azufre en la atmósfera mixta es de (de 60 a 100): (de 5 a 40).
En algunas realizaciones de la presente invención, en la etapa S2, el envejecimiento dura de 6 horas a 24 horas.
En algunas realizaciones de la presente invención, en la etapa S2, el secado se realiza a una temperatura de 70 °C a 120 °C.
En algunas realizaciones de la presente invención, en la etapa S3, al menos uno de ácido nítrico, ácido clorhídrico, ácido sulfúrico o ácido fosfórico con una concentración de 0,01 mol/l a 1 mol/l se usa para el lavado con ácido.
En algunas realizaciones de la presente invención, en la etapa S3, la sustancia de amina es al menos una de acrilamida, dietilentriamina, etanolamina, propanolamina o isopropanolamina. Preferiblemente, la proporción sólido-líquido del portador con defectos con respecto a la sustancia de amina es de 100 g:(de 10 a 90) ml.
En algunas realizaciones de la presente invención, en la etapa S3, el secado incluye: cargar el material después del tratamiento ultrasónico en un molde para el secado.
En algunas realizaciones de la presente invención, en la etapa S3, el secado dura de 2 horas a 12 horas.
La presente invención proporciona además una aplicación del agente de captura de dióxido de carbono preparado mediante el método de preparación en el tratamiento de gases de escape producidos mediante pirólisis de baterías de desecho. Específicamente, el agente de captura de dióxido de carbono se corta en forma de columna larga, se carga en un tubo de captura, y los gases de escape después de la retirada de polvo fino y la desacidificación se someten a captura de dióxido de carbono durante un determinado tiempo, y luego se desorben y se recirculan. Preferiblemente, la captura dura de 15 minutos a 120 minutos. El agente de captura de dióxido de carbono después de la captura se desorbe a de 60 °C a 70 °C, y los gases desorbidos se absorben con disolución de carbonato de sodio en exceso.
Según una realización preferida de la presente invención, la presente invención tiene al menos los siguientes efectos beneficiosos.
1. El tratamiento conjunto entre diferentes materiales mejora el rendimiento del material: (1) un material de estructura principal a base de carbono con un ácido orgánico como portador y un material de estructura principal de metal con una sal metálica como portador se carbonizan a baja temperatura para obtener un portador compuesto de carbono-metal, y el portador preparado combinando el carbono con la sal metálica tiene una estructura estable, actividad desarrollada y mayor área de superficie específica. Por tanto, el portador tiene mejor funcionalidad. (2) Puesto que las características del portador del mismo determinan la estabilidad de la circulación y la eficiencia del mismo, los poros más grandes del material de grafito se usan para ajustar la proporción de poros grandes y pequeños y aumentar la proporción de poros grandes y medianos, mientras que los poros grandes y medianos son beneficiosos para aumentar la carga de aminas, reducir la presión de carga de los poros pequeños e impedir el bloqueo de las aminas. Puede mejorarse la resistencia mecánica del portador y puede reducirse la fractura y el colapso de los poros usando las características del sol de sílice tales como envejecimiento difícil, alta área de superficie específica y fuerte viscosidad. (3) Durante la carbonización a baja temperatura, el nitrógeno y el dióxido de azufre se usan para tratar de manera conjunta el portador, y luego el portador se somete a un tratamiento de defectos mediante lavado con ácido. Después del tratamiento de defectos, una posición en la que el dióxido de azufre está unido en el poro del portador original está vacante, y se generan un gran número de defectos estructurales en los poros del portador. Los defectos de heteroátomos pueden expandir el intervalo entre capas de los materiales de carbono, reducir la restricción de transferencia de aminas en el portador de material y mejorar la tasa de utilización de aminas, mejorando de ese modo la cantidad de captura de dióxido de carbono.
2. El método de carbonización mejorado puede reducir el coste de síntesis: a diferencia de un método de carbonización anóxico de largo tiempo a alta temperatura convencional (más de 500 °C y más de 2 horas), el método de carbonización de la presente invención se cambia a una reacción por microondas de tiempo ultracorto a baja temperatura para la carbonización, que requiere menor temperatura, un tiempo más corto y menor consumo de energía.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La presente invención se explicará adicionalmente con referencia a los dibujos adjuntos y las realizaciones a continuación en el presente documento, en los que:
la FIG. 1 es un diagrama de flujo de procedimiento de la realización 1 de la presente invención; la FIG. 2 es un diagrama esquemático de estructura de un tubo de captura de la realización 1 de la presente invención; y
la FIG. 3 es un gráfico de SEM de un agente de captura de dióxido de carbono preparado en la realización 1 de la presente invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
Los conceptos y los efectos técnicos producidos de la presente invención se describirán de manera clara y completa junto con las realizaciones y los dibujos adjuntos para entender suficientemente los objetivos, las características y los efectos de la presente invención. Obviamente, las realizaciones descritas son simplemente algunas realizaciones de la invención, en lugar de todas las realizaciones. Otras realizaciones obtenidas por los expertos en la materia sin requerir ningún esfuerzo creativo estarán dentro del alcance de protección de la invención.
Realización 1
En esta realización, se preparó un agente de captura de dióxido de carbono. Haciendo referencia a la FIG. 1, el procedimiento específico fue de la siguiente manera:
(1) preparar un gel compuesto orgánico-inorgánico: con suficiente agitación, añadir gota a gota 15 ml de dispersión de grafito a 100 ml de una disolución de ácido cítrico al 8,7%en peso para obtener una disolución A, tomar 40 ml de disolución A y añadir gota a gota 16 ml de una disolución de sulfato de aluminio al 5,7 % en peso en los 40 ml de disolución A, y luego añadir gota a gota 4 ml de sol de sílice (23 % en peso) para obtener aproximadamente 60,0 ml de gel compuesto orgánicoinorgánico;
dispersión de grafito: dispersar 1,5 g de polvo de grafito obtenido mediante lavado, secado y molienda de bolas de escorias de grafito negativo en el reciclado de baterías hasta un tamaño de partícula de menos de 50 μm en 15 ml de disolución de propanol para obtener la dispersión de grafito; (2) obtener un portador orgánico-inorgánico mediante carbonización a baja temperatura: dejar reposar y envejecer el gel compuesto orgánico-inorgánico durante 12 horas, secar el mismo en un horno a 95 °C durante 70 minutos, enviar el mismo a un dispositivo de microondas llenado con nitrógeno y dióxido de azufre (volumen de N2/SO2 a presión normal = 90:5), carbonizar el mismo a 210 C durante 18 minutos, enfriar el mismo hasta 25 °C, y luego lavar y secar el mismo hasta un peso constante, obteniendo de ese modo 23,7 g de producto intermedio negro, es decir, el portador orgánico-inorgánico; y
(3) someter el portador a tratamiento de defectos y tratamiento de aminación: el tratamiento de defectos incluía: lavar el portador orgánico-inorgánico con ácido nítrico 0,17 mol/l tres veces para eliminar impurezas, luego lavar el portador orgánico-inorgánico con agua desionizada cuatro veces para desacidificar y secar para obtener un portador orgánico-inorgánico con defectos de azufre, enviar 20 g del portador orgánico-inorgánico con defectos de azufre a un tanque de limpieza ultrasónica, y luego añadir 15 g de dietilentriamina líquida y agitar para el tratamiento de aminación, cargar la mezcla en un molde cilíndrico, y enviar el molde a un horno para secar a 30 °C durante 4 horas para obtener el agente de captura de dióxido de carbono, en el que un gráfico de SEM del agente de captura de dióxido de carbono se muestra en la FIG. 3.
Captura de dióxido de carbono: cargar los 27,7 g restantes del agente de captura de dióxido de carbono después de cortar para dar un tubo de captura, en el que la estructura del tubo de captura se muestra en la FIG. 2, someter los gases de escape después de la retirada de polvo fino y la desacidificación a captura de dióxido de carbono durante 60 minutos, luego recircular y desorber a 65 C , y absorber los gases desorbidos mediante una disolución de hidróxido de sodio en exceso.
Realización 2
En esta realización, se preparó un agente de captura de dióxido de carbono, y el procedimiento específico fue de la siguiente manera:
(1) preparar un gel compuesto orgánico-inorgánico: con suficiente agitación, añadir gota a gota 15 ml de dispersión de grafito a 100 ml de una disolución de ácido cítrico al 8,7%en peso para obtener una disolución A, tomar 40 ml de disolución A y añadir gota a gota 10 ml de una disolución de sulfato de níquel al 1,77 % en peso en los 40 ml de disolución A, y luego añadir gota a gota 3 ml de sol de sílice (23 % en peso) para obtener aproximadamente 53,0 ml de gel compuesto orgánicoinorgánico;
dispersión de grafito: dispersar 3 g de polvo de grafito obtenido mediante lavado, secado y molienda de bolas de escorias de grafito negativo en el reciclado de baterías hasta un tamaño de partícula de menos de 50 μm en 25 ml de disolución de propanol para obtener la dispersión de grafito; (2) obtener un portador orgánico-inorgánico mediante carbonización a baja temperatura: dejar reposar y envejecer el gel compuesto orgánico-inorgánico durante 12 horas, secar el mismo en un horno a 95 °C durante 75 minutos, enviar el mismo a un dispositivo de microondas llenado con nitrógeno y dióxido de azufre (volumen de N2/SO2 a presión normal = 90:10), carbonizar el mismo a 175 C durante 20 minutos, enfriar el mismo hasta 25 °C, y luego lavar y secar el mismo hasta un peso constante, obteniendo de ese modo 20,2 g de producto intermedio negro, es decir, el portador orgánico-inorgánico; y
(3) someter el portador a tratamiento de defectos y tratamiento de aminación: el tratamiento de defectos incluía: lavar el portador orgánico-inorgánico con ácido nítrico 0,34 mol/l tres veces para eliminar impurezas, luego lavar el portador orgánico-inorgánico con agua desionizada cuatro veces para desacidificar y secar para obtener un portador orgánico-inorgánico con defectos de azufre, enviar 20 g del portador orgánico-inorgánico con defectos de azufre a un tanque de limpieza ultrasónica, y luego añadir 15 g de dietilentriamina líquida y agitar para el tratamiento de aminación, cargar la mezcla en un molde cilíndrico, y enviar el molde a un horno para secar a 95 C durante 4 horas para obtener el agente de captura de dióxido de carbono.
Captura de dióxido de carbono: cargar los 26,8 g restantes del agente de captura de dióxido de carbono después de cortar para dar un tubo de captura, someter los gases de escape después de la retirada de polvo fino y la desacidificación a captura de dióxido de carbono durante 60 minutos, luego recircular y desorber a 65 C , y absorber los gases desorbidos mediante una disolución de hidróxido de sodio en exceso.
Realización 3
En esta realización, se preparó un agente de captura de dióxido de carbono, y el procedimiento específico fue de la siguiente manera:
(1) preparar un gel compuesto orgánico-inorgánico: con suficiente agitación, añadir gota a gota 18 ml de dispersión de grafito a 100 ml de una disolución de ácido cítrico al 8,7%en peso para obtener una disolución A, tomar 40 ml de disolución A y añadir gota a gota 16 ml de una disolución de sulfato de cobre al 2,36 % en peso en los 40 ml de disolución A, y luego añadir gota a gota 3 ml de sol de sílice (23 % en peso) para obtener aproximadamente 59,0 ml de gel compuesto orgánicoinorgánico;
dispersión de grafito: dispersar 2,0 g de polvo de grafito obtenido mediante lavado, secado y molienda de bolas de escorias de grafito negativo en el reciclado de baterías hasta un tamaño de partícula de menos de 50 μm en 18 ml de disolución de propanol para obtener la dispersión de grafito; (2) obtener un portador orgánico-inorgánico mediante carbonización a baja temperatura: dejar reposar y envejecer el gel compuesto orgánico-inorgánico durante 12 horas, secar el mismo en un horno a 95 °C durante 70 minutos, enviar el mismo a un dispositivo de microondas llenado con nitrógeno y dióxido de azufre (volumen de N2/SO2 a presión normal = 90:5), carbonizar el mismo a 210 C durante 15 minutos, enfriar el mismo hasta 25 C, y luego lavar y secar el mismo hasta un peso constante, obteniendo de ese modo 23,7 g de producto intermedio negro, es decir, el portador orgánico-inorgánico; y
(3) someter el portador a tratamiento de defectos y tratamiento de aminación: el tratamiento de defectos incluía: lavar el portador orgánico-inorgánico con ácido nítrico 0,34 mol/l tres veces para eliminar impurezas, luego lavar el portador orgánico-inorgánico con agua desionizada cuatro veces para desacidificar y secar para obtener un portador orgánico-inorgánico con defectos de azufre, enviar 20 g del portador orgánico-inorgánico con defectos de azufre a un tanque de limpieza ultrasónica, y luego añadir 25 g de etanolamina líquida y agitar para el tratamiento de aminación, cargar la mezcla en un molde cilíndrico, y enviar el molde a un horno para secar a 95 C durante 4 horas para obtener el agente de captura de dióxido de carbono.
Captura de dióxido de carbono: cargar los 29,3 g restantes del agente de captura de dióxido de carbono después de cortar para dar un tubo de captura, someter los gases de escape después de la retirada de polvo fino y la desacidificación a captura de dióxido de carbono durante 60 minutos para recircular, desorber a 65 C , y absorber los gases desorbidos mediante una disolución de hidróxido de sodio en exceso.
Realización 4
En esta realización, se preparó un agente de captura de dióxido de carbono, y el procedimiento específico fue de la siguiente manera:
(1) preparar un gel compuesto orgánico-inorgánico: con suficiente agitación, añadir gota a gota 20 ml de dispersión de grafito a 100 ml de una disolución de ácido cítrico al 8,7%en peso para obtener una disolución A, tomar 40 ml de disolución A y añadir gota a gota 18 ml de una disolución de sulfato de aluminio al 4,47 % en peso en los 40 ml de disolución A, y luego añadir gota a gota 2 ml de sol de sílice (23 % en peso) para obtener aproximadamente 57,9 ml de gel compuesto orgánicoinorgánico;
dispersión de grafito: dispersar 4,0 g de polvo de grafito obtenido mediante lavado, secado y molienda de bolas de escorias de grafito negativo en el reciclado de baterías hasta un tamaño de partícula de menos de 50 μm en 35 ml de disolución de propanol para obtener 35 ml de dispersión de grafito;
(2) obtener un portador orgánico-inorgánico mediante carbonización a baja temperatura: dejar reposar y envejecer el gel compuesto orgánico-inorgánico durante 12 horas, secar el mismo en un horno a 95 °C durante 70 minutos, enviar el mismo a un dispositivo de microondas llenado con nitrógeno y dióxido de azufre (volumen de N2/SO2 a presión normal = 90:5), carbonizar el mismo a 260 C durante 12 minutos, enfriar el mismo hasta 25 °C, y luego lavar y secar el mismo hasta un peso constante, obteniendo de ese modo 23,7 g de producto intermedio negro, es decir, el portador orgánico-inorgánico; y
(3) someter el portador a tratamiento de defectos y tratamiento de aminación: el tratamiento de defectos incluía: lavar el portador orgánico-inorgánico con ácido nítrico 0,34 mol/l tres veces para eliminar impurezas, luego lavar el portador orgánico-inorgánico con agua desionizada cuatro veces para desacidificar y secar para obtener un portador orgánico-inorgánico con defectos de azufre, enviar 20 g del portador orgánico-inorgánico con defectos de azufre a un tanque de limpieza ultrasónica, y luego añadir 20 g de etanolamina líquida y agitar para el tratamiento de aminación, cargar la mezcla en un molde cilindrico, y enviar el molde a un horno para secar a 95 C durante 4 horas para obtener el agente de captura de dióxido de carbono.
Captura de dióxido de carbono: cargar los 27,7 g restantes del agente de captura de dióxido de carbono después de cortar para dar un tubo de captura, someter los gases de escape después de la retirada de polvo fino y la desacidificación a captura de dióxido de carbono durante 60 minutos para recircular, desorber a 65 C , y absorber los gases desorbidos mediante una disolución de hidróxido de sodio en exceso.
Ejemplo comparativo 1
En este ejemplo comparativo, se preparó un agente de captura de dióxido de carbono, y el procedimiento específico fue de la siguiente manera:
(1) preparar un gel compuesto orgánico-inorgánico: con suficiente agitación, añadir gota a gota 20 ml de dispersión de grafito a 100 ml de una disolución de ácido cítrico al 8,7%en peso para obtener una disolución A, tomar 40 ml de disolución A y añadir gota a gota 16 ml de una disolución de sulfato de aluminio al 5,7 % en peso en los 40 ml de disolución A, y luego añadir gota a gota 2 ml de sol de sílice (23 % en peso) para obtener aproximadamente 57,8 ml de gel compuesto orgánicoinorgánico;
dispersión de grafito: dispersar 2,0 g de polvo de grafito obtenido mediante lavado, secado y molienda de bolas de escorias de grafito negativo en el reciclado de baterías hasta un tamaño de partícula de menos de 50 μm en 20 ml de disolución de propanol para obtener la dispersión de grafito;
(2) obtener un portador orgánico-inorgánico mediante carbonización a baja temperatura: dejar reposar y envejecer el gel compuesto orgánico-inorgánico durante 12 horas, secar el mismo en un horno a 95 °C durante 70 minutos, enviar el mismo a un dispositivo de microondas e inyectar aire, carbonizar el mismo a 210 °C durante 4 horas, enfriar el mismo hasta 25 °C, y luego lavar y secar el mismo hasta un peso constante, obteniendo de ese modo 23,7 g de producto intermedio negro; y
(3) someter el portador a tratamiento de aminación: enviar 20 g del portador orgánico-inorgánico a un tanque de limpieza ultrasónica, y luego añadir 15 g de dietilentriamina líquida y agitar para el tratamiento de aminación, cargar la mezcla en un molde cilíndrico, y enviar el molde a un horno para secar a 95 C durante 4 horas para obtener el agente de captura de dióxido de carbono.
Captura de dióxido de carbono: cargar los 26,5 g restantes del agente de captura de carbono después de cortar para dar un tubo de captura, someter los gases de escape después de la retirada de polvo fino y la desacidificación a captura de dióxido de carbono durante 60 minutos para recircular, desorber a 65 °C, y absorber los gases desorbidos mediante una disolución de hidróxido de sodio en exceso.
Ejemplo comparativo 2
En este ejemplo comparativo, se preparó un agente de captura de dióxido de carbono, y el procedimiento específico fue de la siguiente manera:
(1) preparar un gel compuesto orgánico-inorgánico: con suficiente agitación, añadir gota a gota 16 ml de una disolución de sulfato de cobre al 2,36%en peso en 40 ml de una disolución de ácido cítrico al 8,7 % en peso, y luego añadir gota a gota 2 ml de sol de sílice (23 % en peso) para obtener aproximadamente 57,4 ml de gel compuesto orgánico-inorgánico;
(2) obtener un portador orgánico-inorgánico mediante carbonización a baja temperatura: dejar reposar y envejecer el gel compuesto orgánico-inorgánico durante 12 horas, secar el mismo en un horno a 95 C durante 70 minutos, enviar el mismo a un dispositivo de microondas e inyectar aire, carbonizar el mismo a 210 C durante 4 horas, enfriar el mismo hasta 25 C , y luego lavar y secar el mismo hasta un peso constante, obteniendo de ese modo 23,7 g de portador negro; y
(3) someter el portador a tratamiento de aminación: el tratamiento de defectos incluía: enviar 20 g del portador negro a un tanque de limpieza ultrasónica, y luego añadir 15 g de dietilentriamina líquida y agitar para el tratamiento de aminación, cargar la mezcla en un molde cilíndrico, y enviar el molde a un horno para secar a 95 C durante 4 horas para obtener el agente de captura de dióxido de carbono.
Captura de dióxido de carbono: cargar los 25,2 g restantes del agente de captura de carbono después de cortar para dar un tubo de captura, someter los gases de escape después de la retirada de polvo fino y la desacidificación a captura de dióxido de carbono durante 60 minutos para recircular, desorber a 65 °C, y absorber los gases desorbidos mediante una disolución de hidróxido de sodio en exceso.
Tabla 1. Análisis de las capacidades de adsorción de dióxido de carbono de las realizaciones 1 a 4 y los ejemplos comparativos 1 a 2
Puede observarse a partir de la tabla 1 que las capacidades de adsorción de dióxido de carbono de las realizaciones 1 a 4 son relativamente altas, mientras que los ejemplos comparativos 1 y 2 no se someten al tratamiento de defectos, y las capacidades de adsorción de dióxido de carbono no son tan buenas como las de las realizaciones. Esto es debido a que el tratamiento de defectos puede hacer que una posición en la que el dióxido de azufre está unido en los poros del portador original esté vacante, y se generan un gran número de defectos estructurales en los poros del portador. Los defectos de heteroátomos pueden expandir el intervalo entre capas de los materiales de carbono, reducir la restricción de transferencia de aminas en el portador de material y mejorar la tasa de utilización de aminas, mejorando de ese modo la cantidad de captura de dióxido de carbono. No se añade grafito en el ejemplo comparativo 2, y se reduce adicionalmente la capacidad de adsorción de dióxido de carbono del mismo. Esto es debido a que el material de grafito tiene poros más grandes, y la proporción de poros grandes y pequeños puede ajustarse para aumentar la proporción de poros grandes y medios, mientras que los poros medianos y grandes son beneficiosos para aumentar la carga de aminas, reducir la presión de carga de los poros pequeños e impedir el bloqueo de las aminas. La carga de aminas se reduce puesto que no se añade grafito en el ejemplo comparativo 2.
Las realizaciones de la presente invención se describen con detalle con referencia a los dibujos anteriores, pero la presente invención no está limitada a las realizaciones anteriores, y también pueden realizarse diversos cambios dentro del alcance del conocimiento de los expertos en la materia sin apartarse del propósito de la presente invención. Además, en caso de no haber conflicto, las realizaciones en la solicitud y las características en las realizaciones pueden combinarse entre sí.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Un método de preparación de un agente de captura de dióxido de carbono, que comprende las siguientes etapas de:
S1: mezclar una dispersión de grafito, una disolución de ácido orgánico, una disolución de sal metálica y un sol de sílice para obtener un gel compuesto orgánico-inorgánico;
S2: dejar reposar y envejecer el gel compuesto orgánico-inorgánico, secar el mismo y luego carbonizar el mismo mediante microondas en una atmósfera mixta de gas inerte y dióxido de azufre para obtener un producto intermedio; y
S3: someter el producto intermedio a lavado con ácido o lavado con álcali para obtener un portador con defectos, luego mezclar el portador con defectos con una sustancia de amina para un tratamiento ultrasónico y secar para obtener el agente de captura de dióxido de carbono.
2. El método de preparación según la reivindicación 1, en el que, en la etapa S1, la dispersión de grafito es una dispersión en alcohol de polvo de grafito; en la dispersión de grafito, la proporción sólido-líquido del polvo de grafito con respecto al alcohol es de (de 0,1 a 20) g:100 ml; la concentración en masa de la disolución de ácido orgánico oscila entre el 1%y el 30 %; y la proporción volumétrica de la dispersión de grafito con respecto a la disolución de ácido orgánico es de (de 1 a 5):10.
3. El método de preparación según la reivindicación 1, en el que, en la etapa S1, la dispersión de grafito se añade en primer lugar en la disolución de ácido orgánico para obtener una disolución A, y luego se añaden la disolución de sal metálica y el sol de sílice en la disolución A para obtener el gel compuesto orgánico-inorgánico; la concentración en masa de la disolución de sal metálica oscila entre el 0,1 % y el 10 %; y la proporción volumétrica de la disolución de sal metálica con respecto a la disolución A es de (de 1 a 10):(de 3 a 15).
4. El método de preparación según la reivindicación 1, en el que, en la etapa S1, la disolución de sal metálica es al menos una disolución de sulfato de sodio, sulfato de aluminio, sulfato de manganeso, sulfato de cobalto, sulfato de níquel, sulfato de cobre, cloruro de sodio, cloruro de aluminio o cloruro de cobre.
5. El método de preparación según la reivindicación 3, en el que, en la etapa S1, el contenido de sólidos del sol de sílice oscila entre el 3 % en peso y el 45 % en peso; y la cantidad de adición del sol de sílice es del 0,1 % al 5 % del volumen total de la disolución A y la disolución de sal metálica.
6. El método de preparación según la reivindicación 1, en el que, en la etapa S2, la carbonización con microondas se realiza a una temperatura de 100°C a300 °C, y dura de 3 minutos a 30 minutos.
7. El método de preparación según la reivindicación 1, en el que, en la etapa S2, la proporción volumétrica del gas inerte con respecto al dióxido de azufre en la atmósfera mixta es de (de 60 a 100): (de 5 a 40).
8. El método de preparación según la reivindicación 1, en el que, en la etapa S3, al menos uno de ácido nítrico, ácido clorhídrico, ácido sulfúrico o ácido fosfórico con una concentración de 0,01 mol/l a 1 mol/l se usa para el lavado con ácido.
9. El método de preparación según la reivindicación 1, en el que, en la etapa S3, la sustancia de amina es al menos una de acrilamida, dietilentriamina, etanolamina, propanolamina o isopropanolamina.
10. Aplicación del agente de captura de dióxido de carbono preparado mediante el método de preparación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 en el tratamiento de gases de escape producidos mediante pirólisis de baterías de desecho.
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