鸡蛋壳源Ca基吸附剂制备及其CO_(2)吸附性能的研究

化石能源利用后CO_(2)的捕获是实现“双碳”目标的重要举措。Ca基吸附剂在高温下具有良好的CO_(2)循环吸附性能,可以实现CO_(2)高效吸附与分离。为开发低成本、高循环性能的Ca基吸附剂,本文以废弃鸡蛋壳为原料,分别采用溶胶凝胶自蔓延燃烧合成法和水热法制备Ca基吸附剂,并用钇(Y)对Ca基吸附剂进行掺杂,在高温固定床中考察了吸附剂的CO_(2)循环吸附性能。研究结果表明:溶胶凝胶自蔓延燃烧法制备的Y掺杂改性Ca基吸附剂,样品结构疏松多孔,氧化物晶粒细小且比表面积大,具有良好的CO_(2)吸附和循环性能,首次吸附量高达0.581 g/g,5次循环吸附后衰减至0.531 g/g,15次循环吸附后衰减至0.504 g/g;Y掺杂可以提升Ca基吸附剂循环吸附性能,但对比不同Y掺杂量的样品,当CaO和Y_(2)O_(3)质量比为8:2时,改性Ca基吸附剂的循环吸附性能最好,最高吸附量可达0.65 g/g。水热法制备的Y掺杂Ca基吸附剂多呈球颗粒状晶体,其吸附性能明显不如自蔓延燃烧法制备所得样品。以鸡蛋壳为原料,通过溶胶凝胶自蔓延燃烧法可成功制备高效Ca基CO_(2)吸附剂,达到“以废治污”的目的,实现固废资源化利用。通过Y掺杂改性,能有效提升吸附剂循环性能,具有良好的工业应用前景。

Mg/Y改性Ca基吸附剂强化吸附CO_(2)试验

在碳中和背景下,CO_(2)捕集与封存技术的开发与应用刻不容缓。Ca基吸附剂对CO_(2)捕集能力强、吸附量高,是良好的碳捕集吸附剂,但其循环性能有待提升。为提升Ca基吸附剂的循环性能,采用溶胶凝胶自蔓延燃烧法制备镁/钇(Mg/Y)改性Ca基吸附剂,利用XRD/SEM等手段对其进行表征,通过热重仪和固定床在700℃高温下进行循环吸附试验,考察了改性Ca基吸附剂的吸附性能与循环稳定性。结果表明,Mg掺杂Ca基吸附剂中,Ca与Mg质量比为8∶2时吸附剂性能最佳,第1次循环中CO_(2)吸附量高达0.60 g/g(以吸附剂计),15次循环后衰减至0.49 g/g,优于未掺杂Ca基吸附剂。对Mg和Y掺杂Ca基吸附剂的研究表明,Ca/Mg吸附剂的初始吸附量高于Ca/Y吸附剂,但Ca/Y吸附剂的循环性能明显提升。保持吸附剂中CaO质量分数为80%,比较双掺杂(Ca/Mg/Y)和单一掺杂(Ca/Mg、Ca/Y)改性Ca基吸附剂的吸附性能和循环性能。结果表明,初始吸附量最高的为Ca/Mg吸附剂,达0.60 g/g, 5次循环后衰减至0.54 g/g左右,15次循环后为0.49 g/g;Ca/Y吸附剂吸附量15次循环内维持在0.52~0.58 g/g;Ca/Mg/Y吸附剂5次循环吸附的吸附量由0.50 g/g提高至0.56 g/g左右,吸附量随循环次数增加明显上升。Mg/Y掺杂后的Ca基吸附剂CO_(2)循环吸附性能提升,且Y掺杂的效果优于Mg。