近年来，二氧化碳排放量迅猛增长，全球变暖势必影响人类的生存和可持续发展，二氧化碳吸附剂的开发具有重要的研究意义，已经引起了人们的广泛关注。锂基吸附剂成为高温条件下循环吸附-解吸化石燃料火电厂排放的CO2的最佳材料之一。本文的研究重点在于提高锂基高温吸附剂的吸附容量、吸附速率和循环稳定性，以满足变温吸附流化床工艺的应用需求。
本论文以LiOH为锂源，硅溶胶和ZrO(NO3)2分别为硅源和锆源，采用沉淀法制备一系列锂基高温CO2吸附剂(Li4SiO4和Li2ZrO3)，对其采用SEM，XRD，BET和TGA等技术进行了表征，并通过变温动态吸附-脱附法评价其CO2吸附性能和稳定性。详细结论归纳如下:
1、利用沉淀法合成纳米级高温CO2吸附剂正硅酸锂(Li4SiO4)，着重研究了焙烧温度对其CO2吸附性能的影响。发现该吸附剂颗粒小而均匀，从而导致焙烧温度(650℃)显著降低，且增加焙烧温度将导致吸附剂烧结，表面积降低，动态吸附量下降。在低浓度CO2(12.5vol％)模拟工业烟气下采用热重法进行吸附脱附循环实验，动态变温吸附5min后CO2吸附容量可达17.8wt％，且脱附温度也大大降低(670℃)，从而降低过程能耗。
2、沉淀法同样适用于纳米级高温CO2吸附剂锆酸锂(Li2ZrO3)的合成，着重研究了锂锆摩尔比、焙烧温度对其CO2吸附性能的影响。发现该吸附剂具有较低的焙烧温度(550℃)，且颗粒分布均匀呈纳米级，并表现出良好的循环稳定性。此外由于部分Li2ZrO3高温下易分解为Li2O升华，因此采用提高锂锆比来补充Li的流失，其最佳锂锆摩尔比为8∶1。在低浓度CO2(12.5vol％)模拟工业烟气下采用热重法进行吸附脱附循环实验，动态变温吸附CO2吸附容量可达9.0wt％，且脱附温度也大大降低(665℃)，从而降低过程能耗及设备投资成本。
3、利用ExpDec2双指数模型对吸附剂不同温度的静态吸附曲线进行数据拟合，发现吸附动力学符合双壳模型，且所合成的吸附剂具有较快的Li扩散速率，这是由于纳米级的吸附剂极大地降低了Li的扩散阻力，使该吸附剂在变温吸附流化床工艺有良好的工业应用前景。
- 作 者：
- 王平平
- 学科专业：
- 环境工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 天津工业大学
- 导师姓名：
- 刘丹南军
- 学位年度：
- 2018
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
