新型鈣鎂復(fù)合CO2吸收劑制備及其循環(huán)特性研究.pdf

1、鈣循環(huán)捕集CO2技術(shù)，即利用鈣基吸收劑循環(huán)煅燒/碳酸化實(shí)現(xiàn)CO2的高溫捕集，是目前最適合實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的CO2捕集技術(shù)。電石渣是氯堿行業(yè)排放的固體廢棄物，前期研究表明，電石渣可作為吸收劑在鈣循環(huán)過(guò)程中捕集CO2,但隨循環(huán)次數(shù)增加其循環(huán)捕集CO2性能迅速衰減。為提高電石渣CO2循環(huán)捕集性能，本文以電石渣作為CaO源，以生物柴油副產(chǎn)物水溶液為溶劑，分別以硝酸鎂和白云石作為MgO源和CaO-MgO源，通過(guò)燃燒方式分別合成第Ⅰ和第Ⅱ類鈣鎂復(fù)

2、合CO2吸收劑，研究鈣鎂復(fù)合吸收劑循環(huán)捕集CO2特性，并揭示相關(guān)機(jī)理。
　　以電石渣作為CaO源，以硝酸鎂作為MgO源合成了第Ⅰ類鈣鎂復(fù)合CO2吸收劑，研究了第Ⅰ類鈣鎂復(fù)合CO2吸收劑的循環(huán)捕集CO2特性，探討了樣品制備條件及煅燒、碳酸化氣氛對(duì)復(fù)合吸收劑循環(huán)捕集CO2特性的影響。研究發(fā)現(xiàn)，生物柴油副產(chǎn)物快速燃燒產(chǎn)生的大量氣體使得鈣鎂復(fù)合吸收劑形成發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)。該復(fù)合吸收劑中主要成分為CaO和MgO，且分布均勻，當(dāng)CaO/MgO質(zhì)

3、量比為80∶20，850℃燃燒60min時(shí)，復(fù)合吸收劑捕集CO2性能最佳，20次循環(huán)后CO2吸收量高達(dá)0.42g/g。在高濃度CO2和高濃度水蒸氣氣氛下煅燒時(shí)鈣鎂復(fù)合吸收劑的CO2捕集性能均優(yōu)于電石渣，碳酸化過(guò)程中添加40％水蒸氣促進(jìn)了吸收劑的碳酸化反應(yīng)進(jìn)行。與煅燒電石渣相比，在循環(huán)捕集CO2過(guò)程中，煅燒鈣鎂復(fù)合吸收劑具有更大比表面積和比孔容，20-100nm孔徑范圍內(nèi)的孔隙更豐富，從而在循環(huán)中表現(xiàn)出更高CO2捕集性能和循環(huán)穩(wěn)定性。

4、r>　　雖然第Ⅰ類鈣鎂復(fù)合CO2吸收劑具有較高的CO2捕集性能，但MgO源硝酸鎂具有成本較高、燃燒過(guò)程中釋放出NOx等問(wèn)題，為解決這一問(wèn)題本文提出以電石渣作為CaO源，白云石同時(shí)作為CaO源和MgO源，合成第Ⅱ類鈣鎂復(fù)合CO2吸收劑，并研究其循環(huán)捕集CO2特性。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)復(fù)合吸收劑中CaO/MgO質(zhì)量比為90∶10時(shí)復(fù)合吸收劑CO2捕集性能最佳，10次循環(huán)后CO2吸收量高達(dá)0.44g/g。煅燒溫度和氣氛對(duì)復(fù)合吸收劑循環(huán)捕集CO2特性影響

5、較大，在950℃，100％CO2氣氛下煅燒時(shí)CO2吸收量最低，而10次循環(huán)后復(fù)合吸收劑CO2吸收量仍比電石渣高67％，100％水蒸氣煅燒可以減少吸收劑的燒結(jié)，有利于吸收劑捕集CO2;碳酸化時(shí)添加20％水蒸氣明顯提高了吸收劑的CO2捕集性能，復(fù)合吸收劑前5min碳酸化反應(yīng)速率較快，5min時(shí)CO2吸收量甚至高于不含水蒸氣碳酸化20min時(shí)。
　　為進(jìn)一步提高第Ⅱ類鈣鎂復(fù)合CO2吸收劑的循環(huán)捕集CO2性能，本文提出采用微量硝酸錳對(duì)其進(jìn)

6、行改性，研究了錳改性對(duì)第Ⅱ類鈣鎂復(fù)合吸收劑循環(huán)碳酸化性能和穩(wěn)定性的影響。研究表明，錳改性提高了鈣鎂復(fù)合吸收劑的循環(huán)捕集CO2性能，最佳Mn/Ca摩爾比為0.75∶100，20次循環(huán)后錳改性復(fù)合吸收劑的CO2吸收量為0.45g/g。碳酸化反應(yīng)時(shí)水蒸氣存在能大幅度提高錳改性鈣鎂復(fù)合吸收劑的循環(huán)捕集CO2性能，在較惡劣煅燒條件下(950℃純CO2氣氛)仍能保持較高的CO2吸收量，10次循環(huán)后高達(dá)0.52g/g;與改性前相比，錳改性復(fù)合吸收劑表