农林废弃物衍生Li4SiO4基吸附剂脱碳性能及其预处理方式的研究

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自Li4SiO4基吸附剂被提出用作高温固体CO2吸附剂以来,众多学者为降低吸附剂成本、推动其工业化应用做出了大量工作,而采用农林废弃物作为硅源合成Li4SiO4基吸附剂无异于是一种极优的选择。本文从农林废弃物及其预处理方式开展了Li4SiO4基吸附剂制备研究。首先选用甘蔗渣这一典型的农林废弃物作为硅源合成了Li4SiO4基吸附剂,并且采用了洗生物质灰的预处理方式,与传统的洗生物质的方式进行比较。研究发现,灰中硅含量对合成后吸附剂的吸附性能起到了决定性作用,杂元素的存在会在吸附剂合成过程中消耗锂源并生成副产物,这将极大的危害到所合成吸附剂的吸附性能。更进一步地深入对比各预处理方式的元素作用效果发现,无论是水洗还是酸洗,洗生物质与直接洗生物质灰对灰中硅元素的提纯效果相当,对合成后吸附剂脱碳性能具有相同的改性效果,但是洗生物质灰用到的预处理试剂更少、成本更低。相较于传统的洗生物质的过程,本文提出的直接洗生物质灰的预处理方式是一种更加经济的Li4SiO4基吸附剂高效改性方法。进一步的以农林废弃物在实际生物质电厂燃烧发电所产生的飞灰作为研究对象,探究了其作为硅源制备Li4SiO4基吸附剂的可能性,同时根据前一章结论直接对飞灰采用水洗和酸洗这两种不同的预处理方式,比较两种预处理方式对上述飞灰的元素作用效果及其对合成后Li4SiO4基吸附剂性能的影响。研究发现,以农林废弃物在实际生物质电厂燃烧发电所产生的飞灰作为硅源能够合成具有较优CO2吸附性能的Li4SiO4基吸附剂。另外,由于农林废弃物在电厂锅炉中的燃烧环境更为复杂,废弃物中的杂质元素在燃烧后大多以硅铝酸盐的形式存在于飞灰中,这导致水洗对飞灰中硅含量基本没有提升效果,而酸洗对飞灰中硅含量的提升仍然具有很好的效果,采用酸洗预处理之后的飞灰中硅含量高达81.17 wt.%,将其作为硅源制备的Li4SiO4基吸附剂吸附量最高为0.366 g CO2/g吸附剂,是未改性吸附剂吸附性能的1.57倍。综上所述,本文提出了采用生物质电厂飞灰制备Li4SiO4基吸附剂并将其直接用于电厂自身的CO2捕集系统的联合技术路线,该路线能够同时实现农林废弃物的资源化利用和电厂CO2减排,对生物质电厂污染物的控制具有重要的意义。
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