本技术介绍了一种基于高岭土的二氧化碳吸附剂及其制备方法,属于CO2吸附剂技术领域。该方法包括将纯度不低于85%的高岭土与1-5M盐酸在水浴中搅拌反应,以制备高效CO2吸附剂。
背景技术
二氧化碳(CO2)是主要的温室气体,大气中CO2浓度的增加会引起全球变暖和海洋酸化等环境问题。CO2等温室气体引起的全球变暖是当今面临的最具挑战性的环境问题之一。碳捕集与封存(CCS)技术是减少CO2排放的有效措施。在CCS中,二氧化碳从炼油厂、水泥厂或化石燃料发电厂等点源捕获,然后注入地下地质构造或进一步用于其他目的,如食品加工(经过净化)和石油工业中提高石油采收率。然而,这些方法的应用是昂贵的,需要高能量。使用吸附剂捕获和储存CO2已被提出作为传统CCS技术的可行替代方案,以减少所需的能量并实现更高效的过程。许多努力都集中在开发具有CO2选择性和高吸附能力的吸附剂上。其中,黏土矿物在催化和吸附方面对CO2捕获过程表现出有希望的行为。其他优势还包括黏土矿物的高稳定性和可利用性。高岭土作为主要的黏土矿物,是二八面体1:1层型层状结构硅酸盐,具有比表面积大、孔隙率高的特点,是地质封存CO2的天然吸附剂。
目前,高岭土资源丰富,成本低廉,具有较高的比表面积、丰富的孔道、较高的机械性能和化学稳定性,多作为一种优良的氨基功能化固体吸附剂基体材料,通过改性将其应用于CO2固体吸附剂的制备能提高CO2吸附性能。
以高岭石为原材料,采用煅烧-碱活化-酸刻蚀的方法,制备出介孔氧化硅载体(KNH),再将KNH经过五乙烯六胺(PEHA)修饰后制备出介孔复合材料(KNH-PEHA)。吸附温度为25℃,KNH的CO2吸附量为147.39cm3/g,而PEHA质量分数为30%的KNH(KNH-P-30)平衡时的CO2吸附量达到389cm3/g。(陈心怡,程宏飞,赵炳新,胡棉舒,贾晓辉.高岭石基介孔复合材料的二氧化碳吸附性能[J].人工晶体学报,2021,50(09):1756-1764.)
采用乙醇胺和N,N-二甲基乙醇胺能有效的对埃洛石进行改性,改性后的埃洛石孔面积,孔体积和孔径虽然都有所减小,但是孔面积分布和孔体积分布都增大,同时对CO2的吸附性能明显优有提示。(赵唯君,张华丽,严春杰,潘志权.乙醇胺和N,N-二甲基乙醇胺改性埃洛石对CO2的吸附行为[J].武汉工程大学学报,2017,39(05):420-426.)
以上研究,均利用黏土矿物作为载体负载高性能吸附CO2的碱性物质形成复合材料,多破坏黏土矿物原本的结构,这样的制备流程冗长且制备成本昂贵。没有利用黏土矿物的本身结构的优势,没有充分发挥黏土矿物作为地质封存CO2的天然吸附剂的优势。
实现思路