[发明专利]一种锂盐掺合纳米碳酸钙的二氧化碳吸附剂前驱体及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及钙基吸附剂的制备领域，特别涉及一种锂盐掺合纳米碳酸钙的二氧化碳吸附剂前驱体及其应用。

背景技术

CaO在一定温度下与CO₂反应成为CaCO₃(称为反应吸附)，在更高温度下CaCO₃受热分解为CaO并放出CO₂(称为再生)，称为钙循环。实现钙循环过程需要以CaO为主要成分的CaO基CO₂吸附剂，CaO基CO₂吸附剂经历反应吸附-再生的钙循环，在CO₂脱除和转化等过程，如节能减排的吸附强化甲烷蒸汽重整制氢、烟气脱二氧化碳、以及其它利用钙循环的热量转换过程都有重要的应用背景。

然而目前限制钙循环工业应用的主要问题是再生过程CaCO₃煅烧温度较高。工业上为900～1000℃，如此高的煅烧温度使得吸附剂再生能耗大，而且更重要的是导致CaO的烧结十分严重，影响了CaO基CO₂吸附剂在钙循环利用中性质的稳定性。因此降低CaCO₃的分解温度的研究具有重要的研究和实用意义。

已有的降低CaCO₃的分解温度的研究，大多是以微米级碳酸钙为原料的。

侯贵华等(侯贵华,沈晓冬,许仲梓,论氧化铜对碳酸钙热分解动力学过程的影响.JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY,2005.33(1))以CuO为添加剂，研究了其对CaCO₃分解温度的影响。通过实验发现，在CaCO₃试样(平均粒径为30.48μm)中机械混合掺入1％(质量分数)的CuO，能使CaCO₃的起始分解温度和最终分解温度分别降低12℃和13℃，并且分解活化能亦降低了10kJ/mol。该研究虽然发现CuO的存在能降低CaCO₃的分解温度，但其降幅并不是很大，而且其研究主要用于水泥熟料的生产，需要的是一次煅烧中降低分解温度的效果，并未考虑钙循环过程循环使用中的分解温度的影响。

余兆男等(余兆南,碳酸钙分解的试验研究.热能动力工程,1997.12(4):第278-280页.)研究了添加质量分数为2％的NaCl、Na₂CO₃、K₂CO₃等化合物对CaCO₃分解的影响，并根据实验结果得出：Fe、K、Na等杂质的存在对CaCO₃的分解有影响，其中添加K、Na化合物能加快其分解速率，降低分解温度。但其研究中所用CaCO₃为微米CaCO₃(平均粒径在40-50微米间)，而且只研究了CaCO₃初次分解过程的特性，未深入研究K、Na等化合物的存在对其循环分解温度的影响。

王成毓等(王成毓,功能性纳米碳酸钙的仿生合成及表征[D],2007,吉林大学)进行了纳米CaCO₃的仿生合成研究，主要考察了在不用有机质存在氛围下的纳米CaCO₃合成技术及产品特定，研究的有机质包括有机磷酸酯、油酸、硬脂酸钠、甜菜碱和聚丙烯酰胺等，其中发现有机磷酸酯对CaCO₃分解温度有较为显著的影响。在十八醇磷酸酯存在下，往Ca(OH)₂悬浮溶液中通入CO₂，将沉淀过滤干燥后即得到纺锤状纳米CaCO₃颗粒。在TGA上对两种碳酸钙进行测试表征，发现，与未加十八醇磷酸酯相比，其平均分解温度降低了约30℃。

目前国内外对降低CaCO₃再生温度的研究较少，而且，研究都以微米级CaCO₃为基础。而且研究仅限于考察了这些物质对CaCO₃初次分解温度的影响。