[发明专利]一种用于吸附烟气中CO2的活性炭的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，涉及一种用于吸附烟气中CO₂的活性炭的制备方法。

背景技术

随着工业化和现代化速度的加快，化石燃料的大量使用，含有CO₂的烟气未经处理就直接排放到大气中，使得大气中的CO₂浓度越来越高，而CO₂又是造成全球变暖(温室效应)的主要气体之一。温室效应越来越严重，逐渐受到全世界人民的关注，温室效应带来的问题也是世界性的，严重威胁到了全人类的生存安全。因此，如何降低烟气中CO₂的排放量是一项重要的环保问题。烟气中CO₂的传统的处理技术主要有吸附法、吸收法、膜分离法等。吸附法借助吸附剂上发达的孔结构、巨大的比表面积，通过表面各种活性官能团与吸附质间所形成的各种化学键，可以吸附CO₂，达到降低烟气中CO₂的目的。吸附法根据附剂对CO₂吸附和解吸发放的不同可分为：变温吸附法、变压吸附法和变温与变压相结合的吸附方法，其中变温吸附法由于工艺过程相对简单，机械化程度高，无设备腐蚀，操作简单等特点在工业上得到广泛应用。因此吸附法去除烟气中CO₂倍受关注。

自活性炭问世以来，就一直受到大量研究者的重点关注。活性炭是一种比较普遍的良好吸附剂，它的主要成分是无定型的炭，还有少许的氢、硫、氮、氧以及灰分。活性炭具有高的比表面积、较大的吸附容量和发达的微孔结构。活性炭比表面积的大小、表面性质和孔结构特点决定了它吸附能力的大小。与别的吸附剂相比，活性炭材料的一个主要优势是生产成本低且生产原材料来源广泛。但是一般的活性炭对CO₂的吸附效果并不理想，应用并不广泛。为了扩宽活性炭的在实际中的应用，大量研究者对其做了不同的改性，如有机基团—NH₂、—COOH等对活性炭材料的改性，在分离与吸附领域展现了良好的前景。但是至今没有关于用蔗渣来制备活性炭并用于吸附CO₂的报道。

本项专利采用蔗渣为原材料，ZnCl₂为活化剂来合成活性炭，并用KOH 对合成的活性炭做二次活化制备大孔径、比表面积、孔容的活性炭材料。这种方法提高了材料的比表面积，扩大了孔径，不仅保持了活性炭原有的优异性能，同时大大提高了材料对CO₂的吸附性能，在烟气中CO₂的处理具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于吸附烟气中CO₂的活性炭的制备方法，解决了现有技术中存在的在制备过程中生产条件复杂、操作不便以及吸附效果欠缺、生产成本很高的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种用于吸附烟气中CO₂的活性炭的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，蔗渣的预处理

将制糖厂取回的蔗渣用超纯水煮沸5-8min，水洗去除蔗渣里的杂质，然后过滤烘干12-24h；然后将烘干的蔗渣切成4cm左右，用1-3mmol·L^-1的ZnCl₂溶液浸泡20-24h，然后在通风干燥箱中烘干8-12h，装入封口袋中，再放入干燥器中备用；

步骤二，活性炭的制备

将步骤一中处理过的蔗渣放入2-3个瓷方舟中，再将瓷方舟置于真空马弗炉里，以2-5℃/min的升温速率，升到400-600℃，活化50-70min，当马弗炉内温度降至200℃以下时关闭马弗炉；待炉内温度冷却至室温，取出材料然后用10％的盐酸清洗30-60min，再用超纯水洗至中性，然后烘干，研磨即得到样品材料；

步骤三，KOH二次改性活性炭的制备

将步骤二所制备的活性炭材料与KOH以1:2-4的质量比在红外灯下研磨均匀，立即放入马弗炉中，以2-5℃/min的速率升温至800℃，活化50-70min，当马弗炉内温度降至200℃以下时关闭马弗炉；待炉内温度冷却至室温；从马弗炉取中材料，用10％的盐酸清洗，再用超纯水洗至中性，即得到样品材料。

进一步的，在上述步骤一中，将制糖厂取回的蔗渣用超纯水煮沸5min，水洗去除蔗渣里的杂质，然后过滤烘干12h；将烘干的蔗渣切成4cm左右，用2mmol·L^-1的ZnCl₂溶液浸泡24h，然后在通风干燥箱中烘干12h，装入封口袋中，再放入干燥器中备用。