鈣基CO2吸附劑的摻雜改性及脫碳廢料的脫硫特性研究.pdf

1、二氧化碳作為溫室效應(yīng)的主要元兇之一，已經(jīng)受到越來越多科技工作者的重視。作為一種高效廉價的碳捕集方式，鈣循環(huán)脫碳技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入規(guī)?；囼灪颓捌趹?yīng)用階段。但是，此項技術(shù)進(jìn)一步的發(fā)展仍然面臨著一些技術(shù)難點的限制，例如鈣基吸附劑在經(jīng)過煅燒/碳酸化循環(huán)后的脫碳效率會大幅度下降，無法實現(xiàn)長期高效率的循環(huán)脫碳；鈣基吸附材料循環(huán)脫碳后的廢料如果處理不當(dāng)會造成二次污染。本文主要基于上述問題開展研究。
　　本文在傳統(tǒng)鈣基脫碳吸附循環(huán)的基礎(chǔ)之上，首先利用

2、摻雜改性的方法，研究具有一定抗燒結(jié)性和循環(huán)穩(wěn)定性的合成脫碳吸附劑。同時采用熱重法對鈣基吸附劑進(jìn)行煅燒/碳酸化實驗，研究鈰、鐿、鎂、鈥元素對于鈣基吸附劑脫碳特性的影響，并進(jìn)行優(yōu)化比選。然后采用“以廢治廢”的思路，首次提出鈣基脫碳廢料濕法脫硫方案，并在固定床和氣液反應(yīng)釜中進(jìn)行實驗、理論驗證和特性研究，最后利用掃描電子顯微鏡、物理吸附儀等儀器對樣品進(jìn)行數(shù)據(jù)表征測量。獲得如下創(chuàng)新性成果：
　　1)研究發(fā)現(xiàn)對于合成鈣基脫碳劑循環(huán)穩(wěn)定性的改性

3、摻雜效果為Mg>Ce>Yb>Ho，其中Mg、Ce元素的摻雜改性吸附劑擁有較好的脫碳循環(huán)穩(wěn)定性。合成摻雜鈣基改性CO2吸附劑中Mg、Ce、Yb金屬氧化物散布在氧化鈣晶粒之間抑制晶粒融合，起到一定的抗燒結(jié)作用，Ho元素雖然也是均勻分布，但是起不到抗燒結(jié)的作用，EDS和SEM數(shù)據(jù)驗證了這一點。
　　2)發(fā)現(xiàn)CeO2含量越高，鈣基樣品脫碳穩(wěn)定性越強。在低循環(huán)次數(shù)時，低CeO2含量的脫碳吸附量反而比高CeO2含量的吸收效果更好，這是因為鈰元

4、素本身對于CO2吸附性能較差，但是可以有效提升鈣基脫碳的循環(huán)穩(wěn)定性能。所以循環(huán)次數(shù)越多，CeO2含量越高，CO2吸附量相對越高。溶膠凝膠法相較于共沉淀法對于鈣基合成吸附劑制備有著較大的優(yōu)勢。溶膠凝膠法制備的鈣基吸附劑擁有著更加有利的微觀結(jié)構(gòu)，使樣品的初期CO2吸附性能和脫碳循環(huán)穩(wěn)定性都更強。
　　3)首次提出并驗證了鈣基脫碳廢料濕法脫硫的技術(shù)路線。實驗發(fā)現(xiàn)脫碳廢料即使在大幅度損失其脫碳能力時，仍有很好的濕法脫硫效率。Mg元素的存在

5、對天然鈣基廢料的濕法脫硫效率也有一定的提升。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，白云石的脫碳廢料在脫硫過程中獲得比石灰石的脫碳廢料更高的效率。這是因為Mg元素在脫硫時產(chǎn)生的大量中性粒子阻止了PH的下降，循環(huán)過程中保持較高的PH使樣品的脫硫性能更好。
　　4)當(dāng)循環(huán)次數(shù)低于40時，鈣循環(huán)次數(shù)對脫碳廢料SO2脫除性能的影響較小；當(dāng)鈣循環(huán)次數(shù)超過40時脫硫效率剛會出現(xiàn)較大幅度的下降，這是由于材料的比表面積和孔徑分布隨著循環(huán)的增加而變化造成的。并對比脫硫效果與