CN1081398A

CN1081398A - 高效二氧化碳吸收剂及其制备方法

Info

Publication number: CN1081398A
Application number: CN92108508A
Authority: CN
Inventors: 何焕南
Original assignee: Shanghai Institute of Metallurgy of CAS
Current assignee: Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Priority date: 1992-07-20
Filing date: 1992-07-20
Publication date: 1994-02-02
Anticipated expiration: 2007-07-20
Also published as: CN1032044C

Abstract

一种二氧化碳吸收剂及其制备方法，属于吸附气体的固体吸附剂。它以膨胀珍珠岩为载体，与氢氧化钠溶液混合并真空脱水制得，珍珠岩与氢氧化钠的重量百分比为20—40％和60—80％。本发明还可加入酚酞或酚酞类酸碱指示剂作显色指示。本发明的吸收剂具有持载能力强，吸收效率高、容量大、气阻小、制备方便、成本低及无毒的优点，颜色显示明显，可在气体纯化和气体分析中广泛应用。

Description

本发明是一种高效二氧化碳吸收剂及其制备方法，属于吸附气体的固体吸附剂，主要用于二氧化碳的深度吸收。

许多生产和科领域，例如宇航、潜水、医药、化工、微电子、食品、冶金等，需要去除气体中的二氧化碳。吸收气体中二氧化碳的吸收剂有液体和固体二大类。液体吸收剂如碱金属氢氧化物溶液、碱金属碳酸盐溶液及各种醇胺等，它们的吸收率不高，一般用于常量二氧化碳的吸收，其使用温度受液体的熔点或沸点所限制，有些液体吸收剂还有腐蚀性，使用不便。固体吸收剂如碱（土）金属的氧化物、氢氧化物或碳酸盐，它们的比表面积小，吸收容量小，且吸收二氧化碳后会形成致密层，降低吸收效率。分子筛也能吸附二氧化碳，但也吸附其它气体。为提高吸收效率，增大吸收容量，通常将吸收物质持载在载体上，形成持载型固体吸收剂。例如，氢氧化钠持载在氧化钙、氢氧化钙上，碳酸钠持载在石棉上，日本特开昭58-177137将氢氧化钙持载在活性炭上，特开昭55-158933将氢氧化钙持载在塑料包装纸上等。但上述吸收剂吸收效率不高，大多用于常量二氧化碳的吸收。常用的深度吸收的微量二氧化碳吸收剂是将氢氧化钠持载在石棉上，即碱石棉。捷克专利CS103680、美国专利US3909206分别将氢氧化钠持载于浮石和聚四氟乙烯上，美国专利US4433981将金属碳酸盐持载在多孔氧化铝上。上述二氧化碳吸收剂中的载体石棉有毒，多孔性差，吸收二氧化碳后表面形成碳酸钠薄层，影响进一步吸收，气阻增大甚至堵塞气路，聚四氟乙烯和多孔氧化铝的价格较高。

本发明的目的在于制备一种可吸收常量二氧化碳，也可吸收微量二氧化碳的吸收剂，选用价廉易得的载体，具有高的吸收效率，吸收容量大，气阻小，可以添加颜色指示剂，使本发明的二氧化碳吸收剂特别适用于气体纯化和气体分析中应用。

本发明是一种高效二氧化碳吸收剂，包括氢氧化钠，本发明的特征是以膨胀珍珠岩为载体，其配方（重量百分比）为：膨胀珍珠岩20-40%，氢氧化钠60-80%。

本发明的珍珠岩载体与氢氧化钠的最佳重量比为1∶2。

本发明的二氧化碳吸收剂还可添加酸碱指示剂，其重量百分比为0.02-0.20%，最好为0.05-0.10%。

本发明使用的酸碱指示剂可以是酚酞或酚酞、地旦黄、铬天青等的混合物。

本发明还包括上述二氧化碳吸收剂的制备方法，包括载体的过筛、与吸收剂混合浸渍及脱水，其特征在于：

a.将膨胀珍珠岩浮选后，烘干、过筛;

b.按配比配置氢氧化钠水溶液，与配比量的珍珠岩载体混合、搅拌至均匀浸渍;

c.在真空炉中加热脱水。

真空加热脱水的最佳条件为：真空度5-20乇，温度为100-200℃，处理4-12小时。

珍珠岩载体过筛后的最佳颗粒度为10-30目。

为配制变色二氧化碳吸收剂，可在上述b步的制备方法中，将配比量的酸碱指示剂与氢氧化钠水溶液混合后，一起与配比量的珍珠岩载体混合，搅拌至均匀浸渍。

本发明的二氧化碳吸收剂采用多孔性好、结构稳定，价格低廉的珍珠岩作为载体，提高了氢氧化钠的比表面积，具有持载能力强，吸收效率高、容量大的优点，吸收二氧化碳后仍保持较好的多孔性，气阻低，气阻变化小。与石棉载体相比，粉尘小，无毒性，制备方便、成本低。本发明可添加酸碱指示剂，可清晰地显示吸收剂的使用情况。

以下是本发明的实施例：

实施例1：

将市售膨胀珍珠岩浮选后在120-180℃下烘干、过筛后取颗粒度为10-30目的载体100克，在100毫升水中加入氢氧化钠200克，加热溶液至完全溶解，与珍珠岩载体混合成半成品，将此半成品在120-130℃，真空（5-10乇）下处理8小时，冷却后得本发明的高效二氧化碳吸收剂。

实施例2：

在实施例1的氢氧化钠溶液中，加入酚酞0.15克，与实施例1的方法同样制得变色高效二氧化碳吸收剂，在吸收二氧化碳后，从原来的土黄色变成玫瑰红色。

实施例3：

膨胀珍珠岩粒度为10-30目100克，100毫升水中加入氢氧化钠200克、酚酞0.15克，地旦黄0.10克，铬天青S0.05克，与实施例2同样制得高效变色二氧化碳吸收剂，吸收二氧化碳后，从原来的紫色变为玫瑰红色。

实施例4：

100毫升水中加入氢氧化钠200克，酚酞0.2克，铬天青0.05克，其余成份与制备方法同实施例2，该吸收剂吸收二氧化碳后的颜色从兰色变为玫瑰红色。

对上述实施例作了吸收容量、气阻变化、吸收效能的试验。

吸收容量以单位量吸收剂所吸收的二氧化碳重量的百分率来表示。以流速为200毫升/分的10%二氧化碳混合气通入填充二氧化碳的φ15×100毫米的吸收管内，在吸收剂完全失效时从增重中计算其吸收容量，其值为25-38%之间。例如，实施例1与2为31.6%，实施例3为28.6%，实施例4为28.9%。与市售二氧化碳吸收剂相比，如英国BDH公司的Carbosorb AS，虽然其标称吸收容量不少于35%，但由于下述的气阻增大问题，使装在吸收管内的吸收剂无法完全使用，因此，本发明的实际吸收容量比市售产品好得多。

吸收剂的气阻通常用吸收剂前系统中的气体压力来表示，它与吸收管内径、吸收剂填充高度、填充的紧密程度及气体流速等因素有关。在同一条件下（吸收管内径15毫米，填充高度50毫米，自然敲击密实）对本发明与市售产品进行比较。用U形水银压力计测量。结果表明，本发明的吸收剂气阻小，变化也小。例如，气体流速从0.5升/分增加到2升/分时系统的压力几乎不变，均为5-6毫米Hg。而英国BDH公司的Carbodorb AS，德国Merck公司的Soda Asbestos及美国Leco公司的Ascarite等，在吸收二氧化碳后都存在气阻增大现象。如Carbosorb，填充高度10毫米，气体流速在0.5升/分时，系统内压力就达820毫米Hg。

吸收效能是用浓缩色谱法测定吸收剂在吸收二氧化碳混合气中二氧化碳后的尾气中二氧化碳的含量表示的。在同样条件下（吸收管φ15×100毫米，4.2%二氧化碳的氢-二氧化碳混合气，气体流速400毫升/分）的测量结果如表1所示。由表可见，本发明的吸收剂其吸收效能优于市售的碱石棉等产品。

Claims

1、一种高效二氧化碳吸收剂，属于吸附气体的固体吸附剂，它包括氢氧化钠，本发明的特征是以膨胀珍珠岩为载体，其配方(重量百分比)为：

膨胀珍珠岩20-40%，氢氧化钠60-80%。

2、按权利要求1所述的二氧化碳吸收剂，其特征在于膨胀珍珠岩载体与氢氧化钠的最佳重量比为1∶2。

3、按权利要求1或2所述的二氧化碳吸收剂，其特征在于添加酸碱指示剂作为显色指示，其重量百分比为0.02-0.20%，最好为0.05-0.10%。

4、按权利要求3所述的二氧化碳吸收剂，其特征在于所说的酸碱指示剂可以是酚酞或酚酞、地旦黄、铬天青的混合物。

5、一种权利要求1所述的二氧化碳吸收剂的制备方法，包括载体的过筛、与吸收剂混合、浸渍与脱水，其特征在于：

a.将膨胀珍珠岩浮选后，烘干、过筛;

c.在真空炉中加热脱水。

6、按权利要求5所述的制备方法，其特征在于所说b步制备方法中，将配比量的酸碱指示剂与氢氧化钠水溶液混合后，一起与配比量的珍珠岩载体混合，搅拌至均匀浸渍。

7、按权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于所说的珍珠岩载体的最佳颗粒度为10-30目。

8、按权利要求5或6所述的制备方法，其中所说的真空加热脱水的最佳条件是真空度5-20乇，温度为100-200℃，处理时间为4-12小时。