[发明专利]一种CO2

说明书

本发明公开了一种CO₂的吸收剂及其合成与应用。该CO₂吸收剂为包括以下原料的混合相：锌源、2‑甲基咪唑以及水和/或亲水溶剂。本发明CO₂的吸收剂可以显著提高对CO₂捕集的速率，实现在低能耗条件下快速高效的捕集混合气中的CO₂。在30℃，进气压力为1MPa的条件下，使用本发明CO₂吸收剂对CO₂的吸收速率仅为2‑甲基咪唑水溶液的57.3％。并且在多次循环吸收解吸CO₂后，本发明CO₂吸收剂依然维持高的CO₂吸收速率和溶解度。

技术领域

本发明属于气体分离技术领域，具体涉及一种CO₂的吸收剂及其合成与应用。

背景技术

由于化石燃料的使用量日益增加，导致CO₂的排放量急剧上升。所以在近些年来CO₂的高效低耗能的捕集越来越受到人们的关注。

目前对CO₂进行捕集的方法包括化学吸收法、物理吸附法、膜分离法、低温分离法等以及这些方法的组合应用。其中，化学吸收法中的醇胺法是目前应用最为广泛、研究最多的技术。但仍有一些难题需要克服，比如吸收剂的挥发、吸收剂再生成本高、热量利用率低、具有腐蚀性、对设备的损耗和操作要求都很高。为了降低捕集CO₂的解吸能耗，寻求好的碳捕集材料或者方法成为现代科学工作者和工程师追寻的目标。近十几年，一种新型的多孔材料，沸石咪唑类框架结构材料(ZIFs)，由于其具有良好的水热稳定性、化学稳定性和高的比表面积，成为一种很好的CO₂捕集材料。 Yaghi等使用ZIFs进行了一系列的气体吸附实验，结果表明ZIFs在CO₂捕集方面有良好的应用前景。除了使用ZIFs作为吸附介质以外，他们还将ZIFs与一些分离工艺结合起来，以实现含CO₂混合气体的高效分离。例如，ZIFs被制作成膜利用其对不同气体的选择透过性来进行气体分离。最近，陈光进课题组报道了一种新型的吸收- 吸附耦合分离气体混合物的方法：将ZIF-8均匀悬浮在2-甲基咪唑/水/乙二醇溶液中形成ZIF-8浆液。这种吸收-吸附耦合分离方法相较于单一的吸收或者吸附拥有更高的分离选择性，并且在浆液中ZIF-8对气体的吸附效果同样完好存在。与传统的多孔材料吸附分离技术相比，ZIF-8浆液吸收-吸附耦合分离法具有两方面优势：一是浆液可以在吸收塔和解吸塔之间流动，实现气体分离的连续化操作；二是可以应用热集成来节省整个分离过程的能源消耗。并且通过测定CO₂在ZIF-8-2-甲基咪唑/水/乙二醇四元浆液体系的溶解度和解吸热，发现该体系可以高效低能耗的捕集CO₂。但是如果使用ZIF-8的干材料和2-甲基咪唑水溶液来配制CO₂吸收剂，则吸收剂的配制成本会相对较高。如果单一地使用2-甲基咪唑水溶液作为CO₂捕集剂，则CO₂的吸收热过高并且吸收速率较低，从而限制了2-甲基咪唑水溶液捕集CO₂的实际工业应用。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种CO₂吸收剂及其合成与应用。本发明所提供的新型的CO₂吸收剂不仅具有2-甲基咪唑水溶液的CO₂吸收量，并且具有高的CO₂吸收速率和低的CO₂吸收热。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一方面提供一种CO₂吸收剂，该CO₂吸收剂为包括以下原料的混合相：

锌源、2-甲基咪唑以及水和/或亲水溶剂。

优选地，以CO₂吸收剂的总质量为100％计，所述CO₂吸收剂包括1％-10％的锌源构成的固相，以及90％-99％的液相；