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(lái)越多科技工作者的重視。作為一種高效廉價(jià)的碳捕集方式，鈣循環(huán)脫碳技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入規(guī)模化試驗(yàn)和前期應(yīng)用階段。但是，此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)一步的發(fā)展仍然面臨著一些技術(shù)難點(diǎn)的限制，例如鈣基吸附劑在經(jīng)過(guò)煅燒/碳酸化循環(huán)后的脫碳效率會(huì)大幅度下降，無(wú)法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)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(huì)造成二次污染。本文主要基于上述問(wèn)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(shí)采用熱重法對(duì)鈣基吸附劑進(jìn)行煅燒/碳酸化實(shí)驗(yàn)，研究鈰、鐿、鎂、鈥元素對(duì)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(shí)驗(yàn)、理論驗(yàn)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(duì)樣品進(jìn)行數(shù)據(jù)表征測(cè)量。獲得如下創(chuàng)新性成果：
　　1)研究發(fā)現(xiàn)對(duì)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(yàn)證了這一點(diǎn)。
　　2)發(fā)現(xiàn)CeO2含量越高，鈣基樣品脫碳穩(wěn)定性越強(qiáng)。在低循環(huán)次數(shù)時(shí)，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?yàn)殁嬙?/p>

4、素本身對(duì)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(duì)越高。溶膠凝膠法相較于共沉淀法對(duì)于鈣基合成吸附劑制備有著較大的優(yōu)勢(shì)。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(qiáng)。
　　3)首次提出并驗(yàn)證了鈣基脫碳廢料濕法脫硫的技術(shù)路線。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)脫碳廢料即使在大幅度損失其脫碳能力時(shí)，仍有很好的濕法脫硫效率。Mg元素的存在

5、對(duì)天然鈣基廢料的濕法脫硫效率也有一定的提升。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，白云石的脫碳廢料在脫硫過(guò)程中獲得比石灰石的脫碳廢料更高的效率。這是因?yàn)镸g元素在脫硫時(shí)產(chǎn)生的大量中性粒子阻止了PH的下降，循環(huán)過(guò)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(shí)，鈣循環(huán)次數(shù)對(duì)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(guò)40時(shí)脫硫效率剛會(huì)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(duì)比脫硫效果與