一种氧化镁基二氧化碳吸附剂及其制备方法

本发明涉及二氧化碳吸附剂，尤其涉及一种氧化镁基二氧化碳吸附剂及其制备方法。

背景技术：

1、co2浓度的增加会引起全球变暖、海平面上升和冰川融化等环境问题，开发co2捕集技术刻不容缓。co2的捕集方式主要有吸收法、膜分离法和固体吸附法等。目前从工业废气中捕集co2的胺类化学吸收法较为成熟，这是一种适用于从燃烧后的烟气中捕集co2的技术，但成本高昂、腐蚀性强限制了其应用。与化学吸收法相比，固体吸附剂，如活性炭、氧化镁(mgo)和氧化钙(cao)等，与co2存在物理或化学的相互作用，因而在co2捕集方面具有吸附温度范围广、操作简单和后处理难度较低等优势。

2、氧化镁由于价格低廉，并且具有合适的吸附碱性位，是一种具有竞争力的co2吸附剂。虽然氧化镁基吸附剂的理论吸附量高，但是由于纯mgo与co2反应会生成一层致密的mgco3层，阻碍co2向产品层内扩散导致反应不彻底，且在吸附过程中容易发生板结，经多次吸-脱附后吸附性能显著降低。氧化镁基吸附剂的碳酸化转化率随着煅烧温度升高和碳化周期数的增加而迅速下降，这将导致需向反应系统中重新添加新的氧化镁基吸附剂，大大提高了捕集co2的成本。

3、因此，提高氧化镁基吸附剂在多循环碳酸化煅烧反应中的二氧化碳捕集能力和循环稳定性具有重大意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术的不足提供一种氧化镁基二氧化碳吸附剂及其制备方法。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种氧化镁基二氧化碳吸附剂的制备方法，包含如下步骤：

4、1)将碱式碳酸镁进行煅烧，得到氧化镁粉末；

5、2)将氧化镁粉末在碱金属盐溶液中浸渍后干燥，得到负载碱金属的氧化镁粉末；

6、3)将负载碱金属的氧化镁粉末在硝酸钙溶液中浸渍后顺次进行干燥、煅烧、细化处理，得到氧化镁基二氧化碳吸附剂。

7、作为优选，步骤1)所述煅烧的温度为550～650℃，煅烧的时间为25～45min。

8、作为优选，步骤2)所述碱金属盐溶液为高锰酸钾和碳酸钠的混合溶液；碱金属盐溶液中，高锰酸钾的质量分数为15～25％，高锰酸钾和碳酸钠的质量比为15～25：20～30。

9、作为优选，步骤2)中，氧化镁粉末和高锰酸钾的质量比为50～80：1。

10、作为优选，步骤2)所述浸渍的温度为30～50℃，浸渍的时间为3～10h；所述干燥的温度为80～130℃，干燥的时间为1～4h。

11、作为优选，步骤3)所述负载碱金属的氧化镁粉末和硝酸钙溶液的质量比为10～20：1，硝酸钙溶液的质量分数为10～15％。

12、作为优选，步骤3)所述浸渍的温度为30～50℃，浸渍的时间为2～7h；所述干燥的温度为100～120℃，干燥的时间为1～3h。

13、作为优选，步骤3)所述煅烧的温度为550～650℃，煅烧的时间为0.5～1.5h。

14、本发明还提供了所述的制备方法制备得到的氧化镁基二氧化碳吸附剂，所述氧化镁基二氧化碳吸附剂的粒径为50～150μm。

15、本发明的有益效果包括以下几点：

16、1)本发明通过浸渍法，使高锰酸钾的锰离子和钾离子以及碳酸钠溶液中的钠离子浸渍到氧化镁粉末的孔隙中，钾离子和钠离子能够提高吸附剂的反应活性，锰离子能够提高吸附剂的循环反应稳定性；氧化镁在碱金属盐溶液中浸渍，能够进一步增大吸附剂的孔隙，有利于二氧化碳在吸附剂内部的扩散。

17、2)本发明的吸附剂通过氧化镁、钠离子、钾离子、锰离子和氧化钙的相互协同作用，并控制各成分的比例和工艺参数，有效提高吸附剂对二氧化碳的吸附容量和循环稳定性，二氧化碳的去除率高，吸附剂具有优异的循环再生性能。

技术特征：

1.一种氧化镁基二氧化碳吸附剂的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述煅烧的温度为550～650℃，煅烧的时间为25～45min。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤2)所述碱金属盐溶液为高锰酸钾和碳酸钠的混合溶液；碱金属盐溶液中，高锰酸钾的质量分数为15～25％，高锰酸钾和碳酸钠的质量比为15～25：20～30。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，氧化镁粉末和高锰酸钾的质量比为50～80：1。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤2)所述浸渍的温度为30～50℃，浸渍的时间为3～10h；所述干燥的温度为80～130℃，干燥的时间为1～4h。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤3)所述负载碱金属的氧化镁粉末和硝酸钙溶液的质量比为10～20：1，硝酸钙溶液的质量分数为10～15％。

7.根据权利要求4～6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤3)所述浸渍的温度为30～50℃，浸渍的时间为2～7h；所述干燥的温度为100～120℃，干燥的时间为1～3h。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤3)所述煅烧的温度为550～650℃，煅烧的时间为0.5～1.5h。

9.权利要求1～8任一项所述的制备方法制备得到的氧化镁基二氧化碳吸附剂，其特征在于，所述氧化镁基二氧化碳吸附剂的粒径为50～150μm。

技术总结
本发明属于二氧化碳吸附剂技术领域。本发明提供了一种氧化镁基二氧化碳吸附剂及其制备方法。将碱式碳酸镁进行煅烧，得到氧化镁粉末；将氧化镁粉末在碱金属盐溶液中浸渍后干燥，得到负载碱金属的氧化镁粉末；将负载碱金属的氧化镁粉末在硝酸钙溶液中浸渍后顺次进行干燥、煅烧、细化处理，得到氧化镁基二氧化碳吸附剂。本发明的吸附剂通过氧化镁、钠离子、钾离子、锰离子和氧化钙的相互协同作用，并控制各成分的比例和工艺参数，有效提高吸附剂对二氧化碳的吸附容量和循环稳定性，二氧化碳的去除率高，吸附剂具有优异的循环再生性能；氧化镁在碱金属盐溶液中浸渍，能够进一步增大吸附剂的孔隙，有利于二氧化碳在吸附剂内部的扩散。

技术研发人员：荆洁颖,张金鹏,宋锦博,屈婷,李文英
受保护的技术使用者：太原理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17