[发明专利]碱金属功能化的介孔氧化铝基复合吸附剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于介孔氧化铝材料的制备和吸附应用领域，确切地说是一种用于CO₂和Cr(VI)吸附的碱金属功能化的介孔氧化铝基复合吸附剂的制备方法。

背景技术

近年来，“温室效应”引起的气候变暖已成为一个全球性环境问题，而化石燃料燃烧产生的CO₂是导致全球变暖的主因。CO₂的捕获和储存被视为温室气体减排的最有效手段之一，目前CO₂的捕获分离方法主要有溶剂吸收法、膜分离法和多孔固体吸附法等。溶剂吸收法可以很好地实现CO₂的分离，但能耗大、费用高、对设备腐蚀严重；膜分离法中的膜材质主要是高分子聚合物，此类材料不仅再生性能较差，而且高温下易于分解，限制了其应用；多孔固体吸附法较容易实现吸附-脱附循环过程，采用的固体吸附剂包括碳（基）材料、沸石、金属有机框架化合物、金属氧化物和水滑石类化合物等，通过负载有机胺和碱（土）金属等对其进行改性，提高其表面碱性位数量和碱强度是提高其CO₂吸附能力的有效方法。

CN 102284273A公开了一种复合型介孔硅/有机质CO₂吸附剂的制备方法和应用，该方法首先制备出介孔分子筛MCF和SBA-15，然后采用浸渍法在介孔材料表面负载聚乙烯亚胺、四乙烯五胺和聚乙二醇等有机改性物质，以提高吸附剂对CO₂的吸附选择性和多次吸脱附的稳定性。闻霞等人[闻霞, 孙楠楠, 李碧, 李军平, 王峰, 赵宁, 肖福魁, 魏伟, 孙予罕, 任泽厚, 郭金刚, 王志杰, 李庆, 吴志斌.. MgO/Al₂O₃吸附剂对CO₂动态吸附性能的研究. 燃料化学学报, 2010, 38, 247.]以γ-Al₂O₃为载体，采用等体积浸渍法制取MgO/Al₂O₃吸附剂，经数次循环后材料的结构性质和吸附性能未见明显变化，可再生性能比较优异。但该方法首先需要制备出γ-Al₂O₃载体，再通过浸渍和煅烧等工序制备出产物，工艺复杂，多次焙烧还会影响产物的织构性质并增加能耗。

近年来，源于矿石开采和电镀等行业的含Cr(VI)等高毒重金属离子的工业废水和地下水对人类的健康和生活环境造成了越来越严重的危害，Cr(VI)排放超标工业废水引起的水体污染事件时有发生[Wei S Y, Wang Q, Zhu J H, Sun L Y, Lin H F, Guo Z H. Multifunctional composite core–shell nanoparticles. Nanoscale, 2011, 3, 4474.]。例如，2011年的云南南盘江铬渣水污染等事件暴露出我国在重金属污染源头控制技术、污染治理技术和修复技术方面明显不足。在包括液液萃取、离子交换、反渗透、化学沉淀和膜分离在内的各种废水处理法中，吸附法具有简便、容易操作、选择性高和通用性强等优点，尤其是它能够有效净化低浓度的重金属离子废水。Mor等人[Mor S, Ravindra K, Bishnoi N R. Adsorption of chromium from aqueous solution by activated alumina and activated charcoal. Bioresource Technology, 2007, 98, 954.]研究了活性氧化铝加入量、吸附时间、pH、温度和Cr(VI)初始浓度等操作参数对活性氧化铝吸附Cr(VI)性能的影响，发现室温下的吸附性能最佳，但饱和吸附量仅为7.4 mg/g。

综上，开发制备方法简便、条件温和、对温室气体CO₂和剧毒污染物Cr(VI)都具有优异吸附性能的双功能吸附剂具有重要的科学意义和良好的应用前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种可以在相对较温和的条件下，得到热稳定性好的、碱性增强的碱金属功能化的介孔氧化铝基复合吸附剂的制备方法，所制备的产物对温室气体CO₂和水体中的剧毒污染物Cr(VI)具有良好的吸附性能。