[发明专利]一种可高效分离湿气中CO2的吸附剂及其制备方法

说明书

本发明属于CO₂吸附领域，涉及一种可高效分离湿气中CO₂的吸附剂及其制备方法，用于吸附分离工业条件下湿气中的CO₂。采用聚吡咯(PPy)对13X沸石分子筛进行疏水性改性，以13X沸石分子筛为核相、聚吡咯(PPy)为壳相，形成核壳材料zeolite13X@PPy，以实现湿气中CO₂的吸附分离。本发明使用的原料成本低、工艺简单，充分利用了13X沸石分子筛和聚吡咯的物理化学性质，在保持较好的CO₂吸附量的同时，提高了13X沸石分子筛的疏水性。本发明的CO₂吸附剂满足工业生产中化石燃料燃烧后产生湿气中的CO₂的分离的条件，因此无需对烟气进行干燥处理，减少了相应设备成本。

技术领域

本发明属于CO₂吸附领域，涉及一种可高效分离湿气中CO₂的吸附剂及其制备方法，用于吸附分离工业条件下湿气中的CO₂。

背景技术

自工业革命以来，化石燃料的使用量日益增大，带来的环境问题也逐渐被人们重视，CO₂作为工业生产中的废气之一，也是温室气体的重要的组成部分，它的大量排放导致全球气候变暖，气温升高，造成生态系统的破坏。因此，分离工业废气中CO₂就显得至关重要。

在分离工业废气中CO₂的多种工艺中，吸附分离法是一种成熟且广泛应用的技术，活性炭和沸石是最常用CO₂的吸附剂。其中，沸石13X是一种高效的、价格低廉的CO₂吸附剂，在干燥条件下对CO₂具有很高的吸附能力。但沸石13X具有极强的亲水性，分离湿气中CO₂的效果十分不理想。而实际工业生产中化石燃料燃烧后排出的废气中往往含有大量水蒸气，在沸石13X分离气体过程中，水蒸气与CO₂会发生竞争吸附，影响沸石13X分离CO₂的性能。因此，寻找一种制备疏水性沸石13X的方法尤为重要。

发明内容

针对工业生产中化石燃料燃烧产生的烟气中大多含有水蒸气，本发明的目的在于提供一种可高效分离湿气中CO₂的吸附剂及其制备方法，以解决现有吸附剂在湿气中效率低下的问题。

本发明的技术方案是：

一种可高效分离湿气中CO₂的吸附剂，该吸附剂为以13X沸石分子筛为核相、聚吡咯为壳相的复合材料，形成核壳材料zeolite13X@PPy，以实现对湿气中CO₂的吸附分离。

所述的可高效分离湿气中CO₂的吸附剂的制备方法，具体步骤如下：

(1)将13X沸石分子筛、溴化十六烷基三甲铵和水按质量比例1：(2～4)：(50～200)充分混合，在0～40℃温度下搅拌20～60min，过滤得到固体；

(2)将步骤(1)中得到的固体与pH为0～1的硝酸溶液按质量比例1：(150～300) 充分混合，在40～80℃温度下搅拌10～60min，得到悬浊液；

(3)向步骤(2)中得到的悬浊液中添加吡咯单体，吡咯单体的质量为13X沸石分子筛质量的0.05～0.2倍，在0～40℃温度下搅拌20～60min；

(4)在步骤(3)中得到的悬浊液中逐滴加入氯化铁溶液，使之充分混合，在室温下搅拌20～60min；氯化铁溶液浓度为0.5～2mol/L，氯化铁溶液的体积为步骤(2)中硝酸溶液体积的1/60～1/30倍；

(5)将步骤(4)中得到的悬浊液在0～40℃温度下陈化12～48h，经过离心、洗涤、干燥后，得到CO₂吸附剂。

本发明的优点及有益效果是：