【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于二氧化碳捕集吸附劑，涉及一種利用木質(zhì)素廢棄物為原材料制備co2多孔碳吸附劑的方法及其在二氧化碳捕集中的應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、解決全球氣候變暖等生態(tài)環(huán)境問題是人類所面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。世界公認(rèn)co2是造成這一現(xiàn)象的主要溫室氣體。工業(yè)革命以來，化石燃料的大規(guī)模開發(fā)與利用為人類社會(huì)發(fā)展帶來強(qiáng)大動(dòng)力，推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)全球化、高質(zhì)量發(fā)展，與此同時(shí)大氣中co2濃度逐漸升高。據(jù)世界氣象組織(wmo)公布的數(shù)據(jù)，2022年的大氣中co2平均濃度達(dá)到了417.9ppm，中國(guó)氣象局觀測(cè)顯示，2022年中國(guó)的co2平均濃度為419.3ppm，遠(yuǎn)高于工業(yè)革命前期的平均水平約280ppm。國(guó)際氣候變化專門委員會(huì)(ipcc)預(yù)測(cè)，如果不加以干預(yù)，到2100年時(shí)，大氣中二氧化碳的平均濃度將達(dá)到570ppm，同期平均氣溫將比工業(yè)革命之前高3℃左右。因此，發(fā)展碳捕集技術(shù)，減少碳排放，成為全球共識(shí)。
2、低成本、高效碳捕集材料研究是碳捕集技術(shù)的核心。過去十年，co2捕集材料研發(fā)非?；钴S，已經(jīng)研發(fā)的材料可以分為醇胺溶液、金屬氧化物、活性炭、金屬有機(jī)框架(mofs)、沸石、二氧化硅、固態(tài)胺等。其中，乙醇胺(mea)及其復(fù)合胺溶液是目前工業(yè)廣泛示范與推廣應(yīng)用的co2吸收材料，但是由于其具有腐蝕性、揮發(fā)性、不穩(wěn)定性，不可避免地造成了運(yùn)行設(shè)備的腐蝕以及胺的損失，仍有很多工程問題需要解決。更重要的是乙醇胺(mea)及其復(fù)合胺溶液解吸二氧化碳時(shí)再生能耗高，一般高于2.7gj/t?co2，應(yīng)用于空氣及電廠煙氣碳捕集時(shí)成本極高。金屬氧化物主要是通過金屬碳酸鹽或重碳酸
3、生物質(zhì)活性炭材料由于其可調(diào)的孔隙結(jié)構(gòu)和豐富的表面官能團(tuán)，一直是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。木質(zhì)素是造紙工業(yè)的主要副產(chǎn)物，全世界每年通過造紙行業(yè)產(chǎn)生的木質(zhì)素廢棄物有大約5千萬噸，而每年全世界產(chǎn)生的天然木質(zhì)素更是達(dá)到了5億～36億噸之多。隨著全球氣候變暖等溫室效應(yīng)的日益嚴(yán)重，有關(guān)于co2捕集活性炭材料的研究聚焦在人們的視野?；钚蕴康闹苽渫ǔ０ㄌ蓟突罨^程，這兩個(gè)過程共同促進(jìn)了活性炭性能的提高。
4、碳化過程主要包括高溫碳化、水熱碳化和蒸汽熱碳化方法。而活化過程包括物理活化(co2，空氣，蒸汽活化劑)；化學(xué)活化(堿，酸，鹽類活化劑)。王儒濤等人以廢萵筍葉為原料，經(jīng)風(fēng)干、600℃氬氣熱解、koh活化制備多孔炭。制備的多孔碳具有很高的比表面積3404m2/g和大孔體積1.88cm3/g，且具有優(yōu)秀的co2吸附性能(wang?et?al.acsappl.mater.interfaces.2012,4,5800–5806)。郭亞飛等使用空氣、co2、h3po4和naoh作為活化劑，通過先碳化后物理活化和化學(xué)活化方法用甘蔗渣制備了多孔活性炭(guo?etal.chemical?engineering?journal.2020,381,122736)，這種兩步碳化，活化方法步驟復(fù)雜且需要經(jīng)過兩次高溫，能耗較高。serafin等人以亞馬遜安迪羅巴貝殼為原材料，先水熱炭化12小時(shí)，然后又在800℃下以co2為活化劑，物理活化1-10h制備了多孔活性炭and-ac-5h(serafin?et?al.journal?of?co2?utilization.2022,62,102071)，這種制備方法需要耗費(fèi)大量時(shí)間；吳等以竹筍殼為前驅(qū)體，在600℃和700℃下碳化，然后用氯化鈣活化，得到具有不同比表面積、不同微孔/總孔體積比和co2吸附性能的微孔碳質(zhì)吸附劑(wuet?al.journal?of?analytical?and?applied?pyrolysis.2022,168,105742)。以上制備方法所用的生物質(zhì)原材料在自然界中存量較少且分散，制備步驟復(fù)雜且制備時(shí)間長(zhǎng)，能耗較高。
5、因此，我們迫切需求一種原材料價(jià)格低廉，來源豐富，制備方法簡(jiǎn)單，能耗較低，co2吸附性能高的活性炭吸附材料。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、鑒于上述所面臨的問題，本專利技術(shù)的目的在于提供一種利用木質(zhì)素廢棄物制備活性炭co2吸附劑的方法及其在二氧化碳捕集中的應(yīng)用。本專利技術(shù)以造紙工業(yè)的主要廢棄物木質(zhì)素為原材料，使用koh、k2co3和naoh為活化劑，通過簡(jiǎn)單的直接活化/碳化方法制備孔隙發(fā)達(dá)且無序的活性炭吸附材料，利用其豐富的孔隙結(jié)構(gòu)和高比表面積，主要通過物理吸附來捕集co2，co2吸附性能高，使用后的吸附劑在較溫和溫度下解吸，達(dá)到廢物資源化高效循環(huán)利用的目的。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)使用以下技術(shù)方案：
3、一方面，本專利技術(shù)提供了一種木質(zhì)素基活性炭吸附材料的制備方法，包括將活化劑、去離子水和木質(zhì)素通過直接活化/碳化方法制備木質(zhì)素基活性炭吸附材料。
4、在一些實(shí)施方式中，所述的制備方法，包括如下步驟：
5、步驟1：將活化劑置于燒杯中；
6、步驟2：向步驟1的燒杯中加入去離子水，攪拌；
7、步驟3：向步驟2的溶液中加入木質(zhì)素，攪拌；
8、步驟4：將步驟3的混合液蒸干得到固體；
9、步驟5：將步驟4的固體研磨后，在惰性氣氛下煅燒；
10、步驟6：將步驟5的固體取出后研磨成粉末；
11、步驟7：將步驟6的粉末干燥后獲得木質(zhì)素基活性炭吸附材料。
12、在一些實(shí)施方式中，
13、步驟1中，活化劑為koh、k2co3或naoh；
14、步驟1中，活化劑的用量為0.5-5g，優(yōu)選0.5-2g，更優(yōu)選1g；
15、步驟1中，燒杯規(guī)格為50-500ml，優(yōu)選50～200ml，更優(yōu)選100ml。
16、在一些實(shí)施方式中，
17、步驟2中，去離子水的用量使活化劑充分溶解。
18、在一些實(shí)施方式中，
19、步驟2中，去離子水的用量為20～60ml，優(yōu)選30～50ml，更優(yōu)選40ml；
20、步驟2中，攪拌時(shí)間為15min～60min，優(yōu)選20min～40min，更優(yōu)選30min。
21、在一些實(shí)施方式中，
22、步驟3中，木質(zhì)素的用量為1-8g，優(yōu)選2-5g，更優(yōu)選3g；
23、步驟3中，攪拌時(shí)間為15min～60min，優(yōu)選20min～40min，更優(yōu)選30min。
24、在一些實(shí)施方式中，
25、步驟4中，在油浴鍋、鼓風(fēng)干燥箱或真空干燥箱中蒸干，優(yōu)選鼓風(fēng)干燥箱，更優(yōu)選真空干燥箱；
26、步驟4中，蒸干溫度為40～1本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種木質(zhì)素基活性炭吸附材料的制備方法，其特征在于，包括將活化劑、去離子水和木質(zhì)素通過直接活化/碳化方法制備木質(zhì)素基活性炭吸附材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，
10.一種如權(quán)利要求1-9任意一項(xiàng)所述的制備方法制備得到的木質(zhì)素基活性炭吸附材料在二氧化碳捕集中的應(yīng)用。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種木質(zhì)素基活性炭吸附材料的制備方法，其特征在于，包括將活化劑、去離子水和木質(zhì)素通過直接活化/碳化方法制備木質(zhì)素基活性炭吸附材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：白紹濤，王常樂，白翠珍，孫炅，穆罕默德·卡姆蘭，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：深圳職業(yè)技術(shù)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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