硅酸鋰吸附CO2的性能研究.pdf

1、 硅酸鋰吸附 硅酸鋰吸附 CO2 的性能研究 性能研究 Study on CO2 Absorption Performance of Lithium Orthosilicates 學(xué)科專業(yè)：工業(yè)催化 研 究 生：劉玉蘭 指導(dǎo)教師：丁 彤 副教授 天津大學(xué)化工學(xué)院 二零一三年六月 摘 要 隨著近代工業(yè)的迅猛發(fā)展， 對化石燃料的需求量越來越大， 由此產(chǎn)生的二氧化碳的排放量也越來越多， 這是引發(fā)溫室效應(yīng)最主要的原因。 二氧化碳是導(dǎo)致溫室效

2、應(yīng)的主要氣體， 其排放和控制情況已經(jīng)受到越來越多的關(guān)注。 二氧化碳的捕集和分離技術(shù)是實現(xiàn)二氧化碳減排的一種重要途徑， 我國是煤炭大國， 二氧化碳的主要排放源是煤炭的燃燒， 而由此排出的二氧化碳?xì)怏w的溫度較高， 用傳統(tǒng)方法吸附之前必須經(jīng)過降溫處理， 這樣就會加大能量消耗， 增加處理二氧化碳的費用，與此同時，還伴隨著再生過程吸附劑的分解和揮發(fā)問題。基于此，尋找一種能夠在高溫下直接吸附二氧化碳的吸附劑具有重要的理論意義和實用價值。 本文主要分

3、為兩大部分： (1)本文采用高溫固相法，用市售二氧化硅（SiO2）和碳酸鋰（Li2CO3）為原料合成可于高溫下直接吸附二氧化碳的硅酸鋰材料， 實驗中考察了制備硅酸鋰材料的溫度，研究了二氧化硅的表面結(jié)構(gòu)（市售 SiO2 和 MCM-41 分子篩）對硅酸鋰的合成及其吸附性能的影響。實驗采用了多種方法對該材料進(jìn)行了分析表征，如：用掃描電鏡(SEM)、X 射線粉末衍射儀(XRD)分別觀察和評價了合成材料的表面形貌與結(jié)構(gòu)特征， 用熱重分析儀(TG

4、)研究了硅酸鋰材料的最佳合成溫度及其吸附 CO2 的性能。結(jié)果表明，以市售 SiO2 為原料制備的硅酸鋰樣品不僅晶型和結(jié)晶度優(yōu)于用 MCM-41 分子篩制備的硅酸鋰，且其對二氧化碳的吸附性能也更具優(yōu)勢，在 N2 氣氛下快速升溫后，于 700℃的 CO2 氣氛下恒溫吸附，達(dá)到吸附平衡時的最大吸附量為 35.43%(wt )。 (2)在上述制備硅酸鋰的基礎(chǔ)上，用酸處理高嶺土代替二氧化硅作為硅源，和碳酸鋰 （Li2CO3） 一起合成了高嶺土-

5、硅酸鋰， 并考察了酸處理條件 （酸濃度、酸用量、水浴溫度、反應(yīng)時間）對合成的高嶺土-硅酸鋰吸附二氧化碳性能的影響，發(fā)現(xiàn)對高嶺土-硅酸鋰吸附性能影響較大的因素是水浴溫度和反應(yīng)時間。同時，本論文將用不同硅源（市售二氧化硅（SiO2）和用酸處理高嶺土物料）制備的硅酸鋰材料進(jìn)行了比較， 結(jié)果表明，在較低的溫度區(qū)間內(nèi)，高嶺土-硅酸鋰吸附 CO2 的速率大于市售 SiO2 合成的硅酸鋰的，具有低溫吸附 CO2 優(yōu)勢，但其最大吸附量比硅酸鋰要低一些，