改性钙基co,2高温吸附剂的研究

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1、西北大学硕士学位论文改性钙基CO<,2>高温吸附剂的研究姓名：马聪申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：马晓迅20100617摘要随着我国经济的快速发展，化石能源的消耗量日益增加，二氧化碳排放量也逐年增大；但C02是引起温室效应的主要气体之一，目前越来越大的国际和环境压力迫使我国加大C02减排力度。火电企业是C02排放的一个重要源头，而目前火电厂的C02减排回收存在严重的能量损失等缺点，相当于减少了13％～37％的净发电量，因此开发高温下C02的吸附剂成为节能的关键。本论文对CaO基C02高温吸附剂进行了改性，采用高温固溶体法、柠檬酸燃烧法和共沉淀法制备了Mg

2、、Al、Ce、Zr、La等几种元素掺杂改性的C02高温吸附剂；并应用热重法(TGA)对制备的吸附剂进行吸附容量及循环性能评价。针对不同的制备方法，分别就前体(仅在高温固溶体法中)、掺杂元素、掺杂比例以及循环稳定性进行了分析。结果发现：本研究中制备的吸附剂均宜在700℃，含30％C02的模拟烟气气氛中进行吸附。对于提高吸附剂单次吸附容量来说，掺杂元素的引入对大部分吸附剂都有不利的影响，’仅个别吸附剂有所提高。同种掺杂元素对不同前体制备的CaO的吸附容量影响存在差异，不同掺杂元素对吸附容量的影响不同，La和Mg掺杂的CaO吸附容量下降较小；Ce掺杂使CaO的吸附容量下

3、降较大；CaO的吸附容量随着掺杂元素比例增加而降低。对所制备的吸附剂的循环稳定性考察发现：改性后，大部分吸附剂循环吸附稳定性有所提高，以高温固溶体法中草酸钙前体的掺La吸附剂(Ca：La=8：2)为例，其10次循环稳定性与空白CaO相比提高了12．69％，20次循环提高8．4％；柠檬酸法中掺La吸附剂(Ca：La=8：2)10次循环稳定性提高9。2％，20次循环稳定性提高17．6％，而且单次的吸附容量都保持在140叭％。实验中利用XRD、低温氮吸附、SEM等手段对制备的吸附剂进行了表征，探讨了掺杂后吸附性能改善的原因，证实元素掺杂影响了吸附剂的孔道结构，La等元素

4、使吸附剂孔道结构增强，阻止了孔道崩塌，并有效阻止了CaO颗粒间的烧结，提高了烧结温度，使吸附稳定性得到提高。同时本论文还进行了固定床吸附实验，对掺杂元素、制备方法、粒径对吸附剂的吸附曲线(穿透曲线)和吸附速率曲线的影响进行了比较，发现粒径较大的吸附剂吸附速率较慢且吸附容量稍低于小粒径的吸附剂。固定床吸附实验结果与热重法吸附实验一致，是热重法吸附实验的放大，与工业吸附装置较为接近，更有实际意义。关键词：改性，钙基，C02，高温吸附，热重法IAbstractTheexpeditiousdevelopmentofnationaleconomyincreasestheco

5、nsumptionoffossilenergy,leadingtheincreaseofemissionofcarbondioxide．ItisgeneralacceptedthatC02isoneofthemostimportantculpritofgreenhouseeffect．ThetechnologicaltreatmentonC02reductionmustbeemphasizedundertheenormousintemationalandenvironmentalpressure．Asweallknow,powerplantisoneofthemo

6、stimportantC02emissionsource，howeveritexistsseriousenergyloss，equivalence13~37percentofoverallenergyoutput,causedbytheC02reductionandrecoverytechnologywhichisemployedonthepowerplants．TheexploitationofhightemperaturecompliantC02adsorbent，hence，isthekeytechnologyofenergysaving．Inthethes

7、is，CaO—basedC02hi}ghtemperatureadsorbenthadbeendoped、ⅣitlltheelementsofMg，AI，Ce，Zr,Laandmodifiedbythehightempereturesolidestatemethod，thecitricacidcombustionmethodandthecoprecipitationmethod．Theadsorbent’Scapacityandthecycleperformanceareevaluatedbythethermogravimetryanalysis(TOA)．Inc

8、onnec