以CO2为首的温室气体的减排之路已成为各国的共识，中国则更大幅度地提高减排的力度。在高温下，钙基吸收剂可有效的吸收CO2，是国内外学者关注的焦点，但钙基吸收剂在经过多次循环煅烧/碳酸化反应之后，极易烧结，孔隙或孔洞坍塌，孔隙率降低，比表面积减小，CO2气体失去向内部扩散的有效通道，因而碳酸化率(XN)迅速地衰减，在捕集的过程中要不断地补充新鲜的吸收剂，造成了资源浪费。本研究以水泥工业为背景，采用天然矿物-凹凸棒石对钙基吸收剂颗粒的表面进行改性处理，以捕集水泥工业烟气中高浓度的CO2。凹凸棒石在改性钙基吸收剂的过程中粘附在吸收剂颗粒的表面，充当骨架的作用，有效的阻止了吸收剂颗粒之间的接触，减少了在烧结发生时吸收剂颗粒之间的相互融合，从而使得吸收剂的孔隙结构得以维持，提高其循环碳酸化率(XN)。
本研究主要内容包括：⑴凹凸棒石在高温下能够吸附一定量的CO2，此吸附过程为物理吸附，单位质量的凹凸棒石能够吸附0.0233g的CO2；随着改性吸收剂中凹凸棒石百分含量（2wt％~15wt%）的不同，其物理吸附CO2的量对钙基吸收剂碳酸化率（XN）的贡献率在0.1197%~1.0354%之间，因此不能够忽略；⑵凹凸棒石原矿粉和提纯后的凹凸棒石均可以作为改性钙基吸收剂的材料，吸收剂在15次的循环煅烧/碳酸化的试验过程中，原矿粉和提纯后的凹凸棒石改性的钙基吸收剂其循环碳酸化率（XN）均比未改性吸收剂的碳酸化率（XN）高，但提纯凹凸棒石改性后的效果最好，因此选用提纯凹凸棒石作为改性剂的研究对象；⑶研究提纯凹凸棒石的掺量对改性钙基吸收剂循环碳酸化特性的影响，经过提纯凹凸棒石改性后的钙基吸收剂其循环碳酸化率（XN）要比未改性吸收剂的碳酸化率有很大程度地提高，改性后吸收剂循环碳酸化率的提高程度依次为5wt%>2wt%＞10wt%＞15wt%；且经过凹凸棒石改性后的钙基吸收剂其循环碳酸化稳定性要优于天然钙基吸收剂的碳酸化稳定性，在经过40次的循环碳酸化后，5wt%提纯凹凸棒石改性后吸收剂的碳酸化率维持在20%左右，而未改性吸收剂的碳酸化率为15%左右；⑷研究提纯凹凸棒石对何种粒径范围内的钙基吸收剂的改性效果最好，结果表明虽然颗粒粒径较大的钙基吸收剂在未改性之前的碳酸化率是最低的，但在不改变提纯凹凸棒石的粒径时，凹凸棒石对颗粒粒径较大的吸收剂的改性效果却是最好；⑸在堆积态和半悬浮态下，对不同吸收剂多次循环碳酸化后其微观形貌的分析表明，提纯凹凸棒石改性后的吸收剂其孔隙结构和抗烧结能力均要优于未改性吸收剂的；⑹改性前、后钙基吸收剂在经过5、15次的循环碳酸化之后，其孔容积分布均呈双峰分布，但改性后钙基吸收剂在经过多次循环碳酸化的反应后，其比孔容积的双峰所在的孔径范围要小于未改性钙基吸收剂的，此结果表明改性后钙基吸收剂在循环过程中其小孔径仍较为丰富，且孔容积有所增大。
- 作 者：
- 单历元
- 学科专业：
- 材料学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 西安建筑科技大学
- 导师姓名：
- 闵永刚
- 学位年度：
- 2016
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
