[发明专利]利用燃煤固废粉煤灰制备CO2

说明书

本发明属于固体废弃物资源化利用领域，具体涉及一种利用燃煤固废粉煤灰制备CO₂吸附剂的方法；包括以下步骤：（1）碱熔；（2）酸浸；（3）凝胶；（4）老化并改性；（5）干燥及煅烧；（6）等体积浸渍；（7）所得的样品进行研磨、筛分，选择一定粒径范围内的样品，得到CO₂吸附剂；本发明制备的粉煤灰基气凝胶微观结构良好，比表面积达到400.01m²/g，累积孔体积为1.88cm³/g，介孔占比99.36%。本发明实现了对燃煤固体废弃物粉煤灰的高附加值利用。在CCUS的CO₂捕集环节使用廉价的电厂固体废弃物粉煤灰可以极大降低碳捕集成本。在燃煤电厂直接使用现场产生的粉煤灰，不需要进行物流运输，降低了运输成本。

技术领域

本发明属于固体废弃物资源化利用领域，具体涉及一种利用燃煤固废粉煤灰制备CO₂吸附剂的方法。

背景技术

粉煤灰作为电厂燃烧副产物，占燃煤电厂总固体废弃物的60％-88％，全球年产量估计在10亿吨左右，尽管多年来对粉煤灰的利用逐渐增多，但全球平均利用率仍然很低。

常规溶胶-凝胶法制备气凝胶时，多采用正硅酸乙酯、二乙烯三胺、二异丙醇胺、以间苯二酚、3-氨基丙基三乙氧基硅烷等有机物作为前驱体，以这类有机物作为前驱体不仅原料价格比较昂贵，而且对健康有害。

粉煤灰的表面主要由致密的不规则块状结构组成，微观结构较差，不利于化学反应的进行。粉煤灰中最主要的化学元素是Si、Al，粉煤灰中结晶矿物主要为莫来石Al₆Si₂O₁₃，此外还包含晶体SiO₂、Al₂O₃、CaO及非晶体玻璃的存在，适合用于制备介孔硅铝复合气凝胶，制得的硅铝复合气凝胶微观结构发达，表面均匀而粗糙，孔隙丰富，整体结构疏松。利用其较大的孔径和开放的孔结构，将活性组分负载于其上实现CO₂吸附。这种结构有利于活性组分的负载，便于气体在孔隙内扩散，利于CO₂吸附反应的进行。

发明内容

本发明为克服常规溶胶-凝胶法制备CO₂吸附剂时成本高的缺点，提供一种利用燃煤固废粉煤灰制备CO₂吸附剂的方法。本发明采用廉价的粉煤灰作为硅源、铝源成本低，而且本发明方法制备的CO₂吸附剂具有良好的CO₂吸附性能及高比表面积。在CCUS的CO₂捕集环节使用廉价的电厂固体废弃物粉煤灰可以极大降低碳捕集成本，同时减少粉煤灰排放，降低对电厂废弃物垃圾填埋的需求，节约自然资源。另外在燃煤电厂直接使用现场产生的粉煤灰，不需要进行物流运输，降低了运输成本。由此可见，利用燃煤固体废弃物粉煤灰进行CO₂吸附，不仅可以减少CO₂排放，减轻电厂对环境的破坏，而且可以降低电厂对废弃物粉煤灰的垃圾填埋需求，节约资源。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种利用燃煤固废粉煤灰制备CO₂吸附剂的方法，包括以下步骤：

(1)碱熔，将粉煤灰与碳酸钠进行充分的研磨与混合，将混合后的粉末放入马弗炉在700-1000℃条件下煅烧2小时；

(2)酸浸，向步骤(1)中所得的煅烧产物中加入盐酸，并使用磁力搅拌器搅拌1小时，之后过滤，留滤液；

(3)凝胶，向步骤(2)中所得的滤液中加入环氧丙烷，并调节滤液的pH值为9-10，静置1小时，将烧杯倾斜45°无液体流出说明已形成湿凝胶；

(4)老化并改性，在40℃的水浴加热条件下，将步骤(3)中所得的湿凝胶分别在50％乙醇溶液浸泡12小时，无水乙醇浸泡12小时，5％TMCS(三甲基氯硅烷)的正丁醇溶液24小时，得到粉煤灰基湿凝胶；