[发明专利]一种二氧化碳吸附剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种二氧化碳吸附剂，包括吸附剂载体以及吸附剂载体上附着的酸根离子；吸附剂载体由以下原料制备而成：天然生物材料、共价有机骨架材料、活性炭及聚氯乙烯；其中，天然生物材料、共价有机骨架材料、活性炭及聚氯乙烯的质量比为：1～5：1～5：3～7：60～600。该一种二氧化碳吸附剂，解决了现有吸附剂捕集二氧化碳能耗高及效率差的问题。还公开了一种二氧化碳吸附剂的制备方法及其应用。

技术领域

本发明属于环境工程技术领域，具体涉及一种二氧化碳吸附剂，还涉及该种二氧化碳吸附剂的制备方法和应用。

背景技术

全球变暖是一个日益严重的问题，国际气候变化组织(Intergovernmental Panelon Climate Change)指出在本世纪末，要维持空气中二氧化碳的浓度低于450ppm。传统化石燃料的使用仍然占据总能源使用量的80％。所以，从电厂，水泥厂以及其他二氧化碳排放源，捕集二氧化碳迫在眉睫。工厂排放的二氧化碳量只有总二氧化碳排放量的二分之一，剩余的二氧化碳由汽车，飞机和小型设备排放出。所以从低浓度的空气中捕集二氧化碳技术是必要的。

然而，当今空气捕集二氧化碳的技术才刚刚开始。Baciocchi和Keith的空气捕集二氧化碳的技术使用NaOH去吸收空气中的二氧化碳能耗太大，679kJ/mol，捕集二氧化碳消耗的能量相当于燃烧煤中含有能量的两倍，而且在再生过程中需要加热耗能。CarbonEngineering利用该技术在加拿大成立了一家空气捕捉二氧化碳的公司。Climateworks是世界上第一个商业化的空气直接捕捉二氧化碳工厂，但是也存在使用高温100多摄氏度来再生吸附材料的问题。因此，研发一种吸附剂，再生的时候不需要消耗大量热能，而且要与空气有大量的接触面积从而提高材料的吸附效率，这是极其关键的地方。与此同时，如何利用从空气中捕捉回来的二氧化碳，再对环境方面有着至关重要的保护同时，也有着巨大的商业前景。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种二氧化碳吸附剂，解决了现有吸附剂捕集二氧化碳能耗高及效率差的问题。

本发明的第二个目的是提供一种二氧化碳吸附剂的制备方法。

本发明的第三个目的是提供一种二氧化碳吸附剂的应用。

本发明所采用的第一种技术方案是，一种二氧化碳吸附剂，包括吸附剂载体以及吸附剂载体上附着的酸根离子；

吸附剂载体由以下原料制备而成：天然生物材料、共价有机骨架材料、活性炭及聚氯乙烯；其中，天然生物材料、共价有机骨架材料、活性炭及聚氯乙烯的质量比为：1～5：1～5：3～7：60～600。

本发明的特征还在于，

酸根离子为碳酸根离子、亚硫酸根离子、硫酸根离子或磷酸根离子。

天然生物材料为纤维素、酪蛋白、角蛋白或胶原蛋白；所述共价有机骨架材料为阴离子交换共价有机框架；共价有机骨架材料的粒径大小为：10纳米～500纳米；活性炭的粒径大小为：1微米-1000微米。

本发明所采用的第二种技术方案是，一种二氧化碳吸附剂的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤1、将天然生物材料在球磨机中研磨至粉末状，然后过筛；

步骤2、将聚氯乙烯与四氢呋喃在反应器中进行混合，然后进行机械搅拌；

步骤3、将步骤1处理后的天然生物材料、共价有机骨架材料及活性炭添加到步骤2得到的聚氯乙烯与四氢呋喃的混合物中，在室温下机械搅拌，使各混合物混合均匀；

步骤4、将步骤3得到的混合物通过浸涂法、旋转涂膜法或研压法涂覆在干燥的玻璃板上制备得到纳米功能复合材料；

步骤5、将步骤4得到纳米复合材料进行干燥处理，将干燥处理后的纳米复合材料浸入到蒸馏水中进行固形处理；