高效吸附剂用于电厂二氧化碳捕集技术的研究

摘要

随着温室效应的日益凸显,导致温室效应的主要气体之一二氧化碳的捕集分离成为了目前国内外广泛关注的研究热点。电厂的烟道气是工业生产中二氧化碳的主要的排放源,将烟道气中的二氧化碳进行捕集和分离并且应用于纯碱生产,这即减缓了温室效应的速度,又节约了大量的二氧化碳资源,是一个双赢机制。
　　 本文选取介孔材料有序介孔氧化铝及SBA-15,以(3-氨丙基)·三乙氧基硅烷(APTES)为改性剂合成新型的吸附剂;还以CaO为载体,采用MgO为改性剂合成新型的吸附剂。通过X-射线衍射(XKD)、氮等温吸·脱附仪、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)等技术对样品进行了表征,并通过模拟烟道气鉴定了吸附剂的吸附能力。主要内容为:
　　 本文的铝源为硝酸铝,模板剂为非离子型表面活性剂,沉淀剂为碳酸铵,制各的有序介孔氧化铝比表面积大,孔径小且分布比较窄,呈现出规整有序的蠕虫状的孔道结构,考察了气体流量、吸附温度、床层高度、负载量对吸附剂吸附性能的影响,氨基化改性有序介孔氧化铝与有序介孔氧化铝相比,具有更大的CO2吸附容量,吸附量为44.33mg/g。改性有序介孔氧化铝再生性能较好,再生5次后,吸附能力较稳定,为29.65mg·g-1。
　　 以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,采用单一模板剂P123合成了具有规整六方孔结构的S13A-15硅分子筛。考察了吸附温度、床层高度、气体流量、负载量对吸附剂吸附性能的影响。氨基化改性SBA-15与SBA-15相比,对CO2的吸附能力较高,吸附量为121.85mg/g。改性SBA-15再生性能较好,再生7次后,吸附能力较稳定,为110mg/g。
　　 通过对CaO进行MgO的改性,对其寿命的衰减性进行了实验研究,为了获得更好活性的循环反应吸收剂将MgO作为添加剂,起到减缓CaO吸收性能衰减的作用。同时,考察了吸附温度,流体流速对经MgO改性的CaO的影响。MgO改性的CaO与CaO相比,具有更大的CO2吸附容量,吸附量为320mg/g,经MgO改性的CaO再生效果较好,重复使用10次后,吸附能力较稳定,为295mg/g。
　　 本文考察了固体吸附剂对模拟烟道气中CO2的吸附性能,对比了三种吸附剂的吸附能力,首次采用有序介孔氧化铝吸附CO2,吸附效果较好,相对于普通氧化铝,其较大的比表面积占有较大的优势;SBA-15也因其较大的比表面积和规整的六方孔道结构而占有较大的优势;而CaO相对于前两者,具有价廉易得,吸附量较大等特点更具工业发展前景。