氨基改性介孔材料吸附CO2性能研究

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近几年由于温室气体的排放量过高,导致温室效应已经严重影响到自然界生态稳定性。其中电厂尾气中的CO2排放量比较大,对其进行捕集利用已成为目前温室气体减排研究的重要方向。现有的电厂尾气捕集CO2方法中,吸附法具有工艺流程简单廉价、易于装填更换、对设备损耗伤害小等优点,在工业上拥有更广阔的应用前景。本论文研究的重点是制备一种廉价的、环境友善的、高吸附性的吸附剂,吸附电厂尾气中的CO2,在减少CO2排放量的基础上,降低回收成本。本文以有序介孔氧化铝(简称为OMA)和SBA-15两种介孔材料作为吸附剂载体,以2-氨基-2-甲基-1-丙醇(简称为AMP)和聚乙烯亚胺(简称为PEI)作为改性剂分别对两种载体进行氨基化改性。通过氮等温吸附-脱附仪、X-射线衍射仪、透射电子显微镜检测技术对改性前后吸附剂的结构特性进行表征,通过模拟烟道尾气吸附装置考察了改性时间、床层温度、气流量和改性浓度对改性吸附剂吸附性能的影响。以廉价的无机铝源为铝源,通过沉淀法合成的OMA具有高比表面积、孔径分布均匀、呈现蠕虫状的孔道结构,经过AMP(PEI)改性后,吸附剂比表面积和平均孔径有所下降,其他结构特征不变。通过吸附模拟烟道气证明,氨基改性后的OMA吸附量得到明显提升。两种氨基改性后的吸附剂在最适宜吸附条件下的吸附量为:负载70 wt.%的AMP改性吸附剂,在80℃、50 ml/min的模拟烟道气流量下,饱和吸附量为96.92 mg/gAMP-OMA;负载60 wt.%的PEI改性吸附剂,在60℃、50 ml/min的模拟烟道气流量下,改性吸附剂的饱和吸附量为90.64 mg/gPEI-OMA。硅基介孔材料SBA-15具有超高比表面积、孔道结构规整、孔径大小均一、孔道呈规则六方形的特点,研究结果表明氨基改性后的AMP-SBA-15和PEI-SBA-15较改性前结构特性保持不变。当吸附温度分别为60℃和50℃,改性剂负载量均为70%浓度,模拟烟道气流量为50 ml/min时,吸附剂的吸附效果最好,适宜吸附量分别为151.51 mg/g AMP-SBA-15和173.14 mg/gPEI-SBA-15。制备的改性吸附剂在适宜条件下经过8次再生以后,吸附效果依然稳定,再生性能良好,已初步具备实现工业化的要求。
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