整型大孔SiO_(2)基固体胺CO_(2)吸附剂开发及性能研究

吸附法捕集CO_(2)是实现工业尾气中CO_(2)分离和脱除的重要技术。固体胺吸附剂由于优异的CO_(2)吸附容量和选择性及较低的再生能耗被广泛研究。传统粉末吸附剂由于压降大等问题,需成型加工才能应用于实际工业过程。但整型吸附剂仍面临吸附性能不足、机械性能差等问题。以大孔环氧树脂聚合物为模板、正硅酸乙酯为硅源,采用牺牲模板法制备整型大孔SiO_(2),并在其基础上负载四乙烯五胺(TEPA)开发整型大孔SiO_(2)基固体胺吸附剂。整型大孔SiO_(2)材料以交联的中空SiO_(2)微球为骨架,具有典型的大孔结构,且TEPA均匀分布在骨架表面。TEPA负载量为70%的70T-MS样品在75℃、0.1 MPa(12%CO_(2)/88%N2)条件下,CO_(2)吸附量高达191 mg/g,经50次吸脱附循环可稳定在160 mg/g以上。动态吸附试验表明,其CO_(2)吸附动力学遵循Avrami模型,说明其受传质扩散限制影响较小。整型大孔SiO_(2)基固体胺吸附剂机械强度可达0.72 MPa(轴向)和30.30 N/cm(径向),满足工业吸附剂要求。吸附剂还具有良好的热稳定性和较低的热容(2.79 J/(g·℃)),有望实现低能耗再生。