论文部分内容阅读
近些年来,CO2作为主要的温室气体引起的气候变化已经成为全球共同关注的问题。火电厂是CO2的主要排放源,因此捕集和分离电厂烟道气中的CO2是减少温室气体排放和遏制温室效应的最佳手段。目前,针对CO2吸附剂,国内外研究者的进行了大量的研究,其中基于CaO、Li4Si04的吸附剂可以在高温条件下实现循环吸附/脱附,可以避免高温烟道气的降温处理,减少能量的损失。本文采用生活废渣鸡蛋壳作为钙源,以工业废弃物铝土矿尾矿和赤泥作为添加剂对钙基吸附剂进行改性,考察改性吸附剂的循环特性,并对钙源、掺杂量、预煅烧温度、添加剂处理条件、吸附动力学和吸附剂微观结构性能等进行了系统的研究,以期达到以废治废的目的。本文主要分为四部分进行：(1)以铝土矿尾矿作为添加剂,制备得到掺杂铝土矿尾矿的钙基吸附剂；通过热重分析仪测试吸附剂的循环吸附CO2的性能,并考察不同钙源、掺杂量、预煅烧温度对循环性能的影响。(2)以赤泥作为添加剂；掺杂之前,赤泥要进行柠檬酸酸浸处理,通过响应曲面试验设计优化实验,最终得到最佳酸浸条件；掺杂赤泥的钙基吸附剂在热重分析仪中测试其循环吸附CO2的性能,并考察不同钙源、掺杂量、预煅烧温度对循环性能的影响。(3)采用XRD、SEM和BET等的分析检测手段,检测钙基吸附剂的微观形貌,并分析循环吸附性能减弱的原因。(4)根据钙基吸附剂碳酸化反应过程中快速反应和慢速反应这两个阶段的特点,分别采用收缩未反应核模型和阿弗拉米-埃罗费夫(Avrami-Erofeev)模型建立动力学方程,拟合得到反应活化能等动力学参数。研究表明以铝土矿尾矿作为添加剂时,采用水合鸡蛋壳作为钙源、掺杂量达到10wt%时,吸附剂的循环性能最佳,20次循环后为51.33%；预煅烧对循环性能无明显促进作用,且随着预煅烧温度升高循环性能有所下降,800℃煅烧6h时循环性能最佳,20次循环后为49.64%；以赤泥作为添加剂时,酸浸条件在柠檬酸浓度8wt%、液固比100、酸浸温度60℃和酸浸时间4h下得到的赤泥掺杂效果最好；以水合鸡蛋壳作为钙源、掺杂量达到10wt%时,吸附剂的循环性能最佳,20次循环后为54.22%；预煅烧对循环性能无明显促进作用,且随着预煅烧温度升高循环性能有所下降,900℃煅烧6h时循环性能最佳,20次循环后为49.79%；通过XRD、SEM和BET分析得出,赤泥中的Na会危害钙基吸附剂的循环性能,柠檬酸酸浸可以几乎完全去除赤泥中的Na；铝土矿尾矿或赤泥中的A1203和鸡蛋壳反应生成的钙铝石(Ca12Al14O33)是提高循环性能的主要因素；20次循环后的比表面积有所下降、吸附剂表面有团聚烧结现象。通过建立的动力学方程拟合出快速反应活化能和慢速反应活化能。结果表明快速反应阶段的活化能低于慢速反应阶段的活化能,并且活化能越小碳酸化率越高。