專(zhuān)利名稱(chēng)：一種制備二氧化碳高溫吸收劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用微波煅燒制備二氧化碳吸收劑的方法，屬于環(huán)境污染防治綜 合利用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
如何有效控制二氧化碳濃度的增長(zhǎng)是目前各國(guó)面臨的一個(gè)重大問(wèn)題。隨著我國(guó)經(jīng) 濟(jì)的發(fā)展，對(duì)能源的需求量不斷增大，化石燃料在今后的幾十年內(nèi)還將會(huì)是主要的能源。而 化石燃料燃燒工業(yè)尾氣是二氧化碳的主要排放源，僅僅化石燃料火電廠(chǎng)的排放量約占二氧 化碳排放總量的三分之一。因此，控制化石燃料火電廠(chǎng)、水煤氣重整制氫工業(yè)、煉油廠(chǎng)等工 業(yè)中的尾氣二氧化碳排放至關(guān)重要。這些工業(yè)尾氣具有二氧化碳排放溫度高、排量大及混 合有其他氣體等特點(diǎn)。以往吸收上述工業(yè)尾氣中的二氧化碳的方法主要分為物理吸收法和 化學(xué)吸收法兩種。如何選擇一種在高溫下可直接吸收二氧化碳的材料，成為人們一直探討 的問(wèn)題。高溫吸收二氧化碳的常用固體吸收材料為氧化鈣。也有用水滑石、白云石等天 然礦物為高溫二氧化碳吸收劑，但其吸收率很低。由于氧化鈣吸收材料來(lái)源豐富、制備 成本低、二氧化碳吸收容量大等優(yōu)點(diǎn)，一直都受到各國(guó)研究者的重視。但由于氧化鈣與 二氧化碳反應(yīng)生成的碳酸鈣在高溫下極不穩(wěn)定，易受熱分解而造成吸附劑微觀(guān)結(jié)構(gòu)的 變化，從而導(dǎo)致循環(huán)吸收率降低很快。這是氧化鈣吸收材料難以工業(yè)化的一個(gè)重要原 因。為解決這個(gè)問(wèn)題，人們做了很多研究工作。1)增加氧化鈣吸收材料的比表面積，研 究表明納米氧化鈣吸收材料循環(huán)穩(wěn)定性?xún)?yōu)于微米氧化鈣吸收材料(Li ZS, et al. Energ. Fuel. 2005,19,1447 ；Wu SF, et al. Ind. Eng. Chem. Res. 2008，47，180)。2)采用不同的方 法引入第二相金屬氧化物等助劑以提高氧化鈣的吸收穩(wěn)定性(Dobner S，et al. Ind. Eng. Chem.，Process Des. De. 1977，16，479 ；Li ZS, et al. Energ. Fuel. 2005，19，1447 ；Feng B, et al. Energ. Fuel. 2006,20,2417 ；Li Y, et al.Fuel Process. Technol. 2008,89(12), 1461 ；Li Y, et al.Fuel2009,88,697 ；Li Y, et al.Chem. Eng. Technol. 2009, 32, 548 ； CN 101376096A ；CN1762572A ；CN 1676210A)。3)利用不同鈣基前軀體制備氧化鈣吸收材 料，其吸收穩(wěn)定性的差別較大，源于有機(jī)鈣鹽制備的氧化鈣吸收材料具有優(yōu)異的吸收穩(wěn)定 性(Baker R. J. Appl. Chem. Biotechnol. 1974，24，221 ；Lu, H, et al. 2006，Ind. Eng. Chem. Res. 45,3944 ；LuH, et al. Ind. Eng. Chem. Res. 2008,47,6216 ；Liu WQ, et al. Environ Sci Technol2010,44,841)。顯然采用有機(jī)鈣鹽制備穩(wěn)定高效的氧化鈣吸收劑是一種較簡(jiǎn)單實(shí) 用的方法，但目前所用的有機(jī)鈣鹽前軀體基本上來(lái)源于化學(xué)合成，對(duì)環(huán)境的污染嚴(yán)重，并且 都采用常規(guī)的馬弗爐加熱的方式?jīng)Q定了其能耗較高。禽類(lèi)蛋殼是由有機(jī)質(zhì)和碳酸鈣通過(guò)天然自組裝而成的，富含碳酸鈣，碳酸鈣含量 在90%以上(質(zhì)量百分比)，是優(yōu)異的鈣源。據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)是世界上養(yǎng)禽最多的國(guó)家，產(chǎn)蛋量 已連續(xù)20年雄居世界之首。2009年我國(guó)禽蛋產(chǎn)量2741萬(wàn)噸，按蛋殼占蛋重的12%計(jì)算， 中國(guó)年產(chǎn)約329萬(wàn)噸蛋殼，這些蛋殼常被作為廢棄物直接丟棄，不僅對(duì)環(huán)境造成污染，也是資源的浪費(fèi)。若將蛋殼收集起來(lái)，進(jìn)行綜合利用，既增加了經(jīng)濟(jì)效益，又減少了環(huán)境的負(fù)擔(dān)， 這項(xiàng)工作很值得重視。迄今為止，未見(jiàn)采用微波煅燒蛋殼制備二氧化碳吸收劑的研究報(bào)導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足與問(wèn)題，提供一種采用微波煅燒 禽類(lèi)蛋殼制備二氧化碳吸收劑的方法。該方法容易制備、成本低，且對(duì)二氧化碳吸收具有高 效、穩(wěn)定的特征。本發(fā)明制備二氧化碳高溫吸收劑的方法是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的該二氧化碳 吸收劑的制備方法為在常溫常壓條件下，將禽類(lèi)蛋殼放入自來(lái)水中，除去蛋殼上的糞便等 雜質(zhì)和殘留蛋清后，在100°C 120°C下鼓風(fēng)干燥12h ；然后利用微波加熱的方法，在600 1100°C下焙燒0. 5 2h，即得二氧化碳高溫吸收劑。所述蛋殼為雞、鴨、鵝等禽類(lèi)蛋殼。所述焙燒方式為微波加熱的方法。該吸收劑循環(huán)吸收二氧化碳的吸收溫度范圍為500°C 850°C，氮?dú)馀c二氧化碳 體積流量比為1 1 10 1。利用微波加熱的方法，在空氣氛圍中，600 1100°C下焙燒0. 5 2h進(jìn)行再生本發(fā)明在常溫常壓條件下，將雞、鴨、鵝等禽類(lèi)蛋殼放入自來(lái)水中，除去蛋殼上的 糞便等雜質(zhì)和殘留蛋后，在100°C 120°C下鼓風(fēng)干燥12h。然后利用微波加熱的方法，在 600 1100°C下焙燒0. 5 2h，即得二氧化碳高溫吸收劑。該吸收劑循環(huán)吸收二氧化碳的吸收溫度范圍為500°C 850°C，氮?dú)馀c二氧化碳 體積流量比為1 1 10 1。在空氣氛圍中，600 1100°C下焙燒0.5 2h進(jìn)行再生。同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn)或積極效果1、本發(fā)明提供的一種利用蛋殼 制備二氧化碳高溫吸收劑的方法，充分利用了禽類(lèi)蛋殼資源；2、本發(fā)明提供的一種利用蛋 殼制備二氧化碳高溫吸收劑的方法，利用微波煅燒再生的方法，縮短了煅燒時(shí)間，優(yōu)化了吸 收劑的微觀(guān)結(jié)構(gòu)；3、本發(fā)明提供的一種利用蛋殼制備二氧化碳高溫吸收劑的方法，容易制 備，成本低，且具有優(yōu)異的二氧化碳吸收性能及循環(huán)吸收穩(wěn)定性。


圖1為蛋殼氧化鈣的掃描電鏡圖。其中制備條件是微波下焙燒、焙燒溫度800°C， 焙燒時(shí)間Ih。圖2為蛋殼氧化鈣第一次吸收二氧化碳的熱重分析圖；圖3為蛋殼氧化鈣和市售分析純氧化鈣吸收容量隨吸收次數(shù)的變化圖。
具體實(shí)施例方式下面用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。但它們不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。實(shí)施例1在常溫常壓條件下，將雞、鴨、鵝等禽類(lèi)蛋殼放入自來(lái)水中，除去蛋殼上的糞便等 雜質(zhì)和殘留蛋后，在100°C 120°C下鼓風(fēng)干燥12h。然后利用微波加熱的方法，在600°C下 焙燒0.5h，即得二氧化碳高溫吸收劑。在氮?dú)馀c二氧化碳體積流量比為1 1的條件下，在升溫(從室溫 400°C，升溫速率為30°C /min ；從400°C 900°C，升溫速率為10°C /min) 過(guò)程中，二氧化碳的吸收容量為llg/100g吸收劑。實(shí)施例2在常溫常壓條件下，將雞、鴨、鵝等禽類(lèi)蛋殼放入自來(lái)水中，除去蛋殼上的糞便等 雜質(zhì)和殘留蛋后，在100°c 120°C下鼓風(fēng)干燥12h。然后利用微波加熱的方法，在700°C下 焙燒0.5h，即得二氧化碳高溫吸收劑。在氮?dú)馀c二氧化碳體積流量比為1 1的條件下，在 升溫(從室溫 400°C，升溫速率為30°C /min ；從400°C 900°C，升溫速率為10°C /min) 過(guò)程中，二氧化碳的吸收容量為23g/100g吸收劑。實(shí)施例3在常溫常壓條件下，將雞、鴨、鵝等禽類(lèi)蛋殼放入自來(lái)水中，除去蛋殼上的糞便等 雜質(zhì)和殘留蛋后，在100°C 120°C下鼓風(fēng)干燥12h。然后利用微波加熱的方法，在800°C下 焙燒0.5h，即得二氧化碳高溫吸收劑。在氮?dú)馀c二氧化碳體積流量比為1 1的條件下，在 升溫(從室溫 400°C，升溫速率為30°C /min ；從400°C 900°C，升溫速率為10°C /min) 過(guò)程中，二氧化碳的吸收容量為32g/100g吸收劑。實(shí)施例4在常溫常壓條件下，將雞、鴨、鵝等禽類(lèi)蛋殼放入自來(lái)水中，除去蛋殼上的糞便等 雜質(zhì)和殘留蛋后，在100°C 120°C下鼓風(fēng)干燥12h。然后利用微波加熱的方法，在850°C下 焙燒0.5h，即得二氧化碳高溫吸收劑。在氮?dú)馀c二氧化碳體積流量比為1 1的條件下，在 升溫(從室溫 400°C，升溫速率為30°C /min ；從400°C 900°C，升溫速率為10°C /min) 過(guò)程中，二氧化碳的吸收容量為38g/100g吸收劑。實(shí)施例5在常溫常壓條件下，將雞、鴨、鵝等禽類(lèi)蛋殼放入自來(lái)水中，除去蛋殼上的糞便等 雜質(zhì)和殘留蛋后，在100°C 120°C下鼓風(fēng)干燥12h。然后利用微波加熱的方法，在850°C下 焙燒lh，即得二氧化碳高溫吸收劑，該吸收劑的掃描電鏡圖如附圖1，由附圖1可看出，該吸 收劑的微觀(guān)結(jié)構(gòu)主要為納米片層結(jié)構(gòu)。附圖2為吸收劑在氮?dú)馀c二氧化碳體積流量比為 1 1的條件下，在升溫(從室溫 400°C，升溫速率為30°C /min ；從400°C 900°C，升溫 速率為10°C /min)過(guò)程中的熱重分析圖。二氧化碳的吸收容量為46g/100g吸收劑。實(shí)施例6在常溫常壓條件下，將雞、鴨、鵝等禽類(lèi)蛋殼放入自來(lái)水中，除去蛋殼上的糞便等 雜質(zhì)和殘留蛋后，在100°C 120°C下鼓風(fēng)干燥12h。然后利用微波加熱的方法，在850°C下 焙燒lh，即得二氧化碳高溫吸收劑。在氮?dú)馀c二氧化碳體積流量比為5 1的條件下，在升 溫(從室溫 400°C，升溫速率為30°C /min ；從400°C 900°C，升溫速率為10°C /min)過(guò) 程中，二氧化碳的吸收容量為45g/100g吸收劑。實(shí)施例7在常溫常壓條件下，將雞、鴨、鵝等禽類(lèi)蛋殼放入自來(lái)水中，除去蛋殼上的糞便等 雜質(zhì)和殘留蛋后，在100°C 120°C下鼓風(fēng)干燥12h。然后利用微波加熱的方法，在850°C下 焙燒lh，即得二氧化碳高溫吸收劑。在氮?dú)馀c二氧化碳體積流量比為10 1的條件下，在 升溫(從室溫 400 V，升溫速率為30 V /min ；從400 V 900 V，升溫速率為10°C /min) 過(guò)程中，二氧化碳的吸收容量為42g/100g吸收劑。
實(shí)施例8在常溫常壓條件下，將雞、鴨、鵝等禽類(lèi)蛋殼放入自來(lái)水中，除去蛋殼上的糞便等 雜質(zhì)和殘留蛋后，在100°C 120°C下鼓風(fēng)干燥12h。然后利用微波加熱的方法，在850°C下 焙燒2h，即得二氧化碳高溫吸收劑。在氮?dú)馀c二氧化碳體積流量比為1 1的條件下，在升 溫(從室溫 400°C，升溫速率為30°C /min ；從400°C 900°C，升溫速率為10°C /min)過(guò) 程中，二氧化碳的吸收容量為37g/100g吸收劑。實(shí)施例9在常溫常壓條件下，將雞、鴨、鵝等禽類(lèi)蛋殼放入自來(lái)水中，除去蛋殼上的糞便等 雜質(zhì)和殘留蛋后，在100°C 120°C下鼓風(fēng)干燥12h。然后利用微波加熱的方法，在950°C下 焙燒0.5h，即得二氧化碳高溫吸收劑。在氮?dú)馀c二氧化碳體積流量比為1 1的條件下，在 升溫(從室溫 400°C，升溫速率為30°C /min ；從400°C 900°C，升溫速率為10°C /min) 過(guò)程中，二氧化碳的吸收容量為32g/100g吸收劑。實(shí)施例10在常溫常壓條件下，將雞、鴨、鵝等禽類(lèi)蛋殼放入自來(lái)水中，除去蛋殼上的糞便等 雜質(zhì)和殘留蛋后，在100°C 120°C下鼓風(fēng)干燥12h。然后利用微波加熱的方法，在850°C下 焙燒0.5h，即得二氧化碳高溫吸收劑。在氮?dú)馀c二氧化碳體積流量比為1 1的條件下，在 680°C恒溫下吸收l(shuí)h，二氧化碳的吸收容量為44g/100g吸收劑。實(shí)施例11在常溫常壓條件下，將雞、鴨、鵝等禽類(lèi)蛋殼放入自來(lái)水中，除去蛋殼上的糞便等 雜質(zhì)和殘留蛋后，在100°C 120°C下鼓風(fēng)干燥12h。然后利用微波加熱的方法，在850°C下 焙燒0.5h，即得二氧化碳高溫吸收劑。在氮?dú)馀c二氧化碳體積流量比為1 1的條件下，在 升溫(從室溫 400°C，升溫速率為30°C /min ；從400°C 900°C，升溫速率為10°C /min) 過(guò)程中，吸收二氧化碳。然后降溫至室溫，將所得碳酸鈣利用微波加熱的方法，在850°C下焙 燒0. 5h進(jìn)行再生。這樣重復(fù)數(shù)次，循環(huán)次數(shù)與吸收容量，以及采用化學(xué)純碳酸鈣在上述相 同的循環(huán)條件下，循環(huán)次數(shù)與吸收容量的關(guān)系如附圖3所示。從附圖3可明顯看出采用微 波煅燒禽類(lèi)蛋殼制備的二氧化碳吸收劑具有優(yōu)異的循環(huán)吸收性能。
權(quán)利要求
1.一種制備二氧化碳高溫吸收劑的方法，其特征在于該二氧化碳吸收劑的制備方法 為在常溫常壓條件下，將禽類(lèi)蛋殼放入自來(lái)水中，除去蛋殼上的糞便等雜質(zhì)和殘留蛋清 后，在100°C 120°C下鼓風(fēng)干燥12h ；然后利用微波加熱的方法，在600 1100°C下焙燒 0. 5 2h，即得二氧化碳高溫吸收劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備二氧化碳高溫吸收劑的方法，其特征在于所述蛋 殼為雞、鴨、鵝等禽類(lèi)蛋殼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備二氧化碳高溫吸收劑的方法，其特征在于所述焙 燒方式為微波加熱的方法。
4.一種制備二氧化碳高溫吸收劑的方法，其特征在于該吸收劑循環(huán)吸收二氧化碳的 吸收溫度范圍為500°C 850°C，氮?dú)馀c二氧化碳體積流量比為1 1 10 1。
5.一種制備二氧化碳高溫吸收劑的方法，其特征在于利用微波加熱的方法，在空氣 氛圍中，600 1100°C下焙燒0. 5 2h進(jìn)行再生。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種制備二氧化碳高溫吸收劑的方法，是將蛋殼進(jìn)行簡(jiǎn)單的清洗、干燥后，利用微波加熱的方法，在空氣氛圍中，600～1100℃下焙燒0.5～2h，即得二氧化碳高溫吸收劑。在溫度為500℃～850℃，氮?dú)馀c二氧化碳體積流量比為1∶1～10∶1的條件下進(jìn)行二氧化碳吸收的試驗(yàn)，并利用微波加熱的方法，在空氣氛圍中，600～1100℃下焙燒0.5～2h進(jìn)行再生。研究結(jié)果表明該吸收劑是由高純度納米片層氧化鈣組成，具有較高的二氧化碳吸收容量，且在多次循環(huán)鍛燒/碳酸化反應(yīng)過(guò)程中保持良好的二氧化碳吸收性能。該吸附劑充分利用了豐富的蛋殼資源，且制備過(guò)程簡(jiǎn)單、焙燒溫度低、時(shí)間短、所需設(shè)備小、成本低，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)B01D53/82GK102000496SQ20101055978
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者李琴超, 王亞明, 蔣麗紅, 賈慶明, 陜紹云 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)