Zr-Mg改性吸附剂捕集热解气中CO_(2)的实验研究

摘要

随着经济的不断发展和城市化进程的加快,城市生活垃圾的产量日益增长,给人们的日常生活和健康带来了极大的影响,如何将其资源化、减量化、无害化地处理成为当前亟需解决的问题。对城市生活垃圾进行热解处理,是解决当前“垃圾围城”和资源短缺的有效途径,但热解气中含量过高的CO_(2)会影响其后续的燃烧利用。钙基吸附剂因具有来源广泛、造价低廉和吸附容量大等特点,被认为是最具市场应用前景的CO_(2)捕集材料之一。但常规的钙基吸附剂随着循环使用次数的增加,吸附性能会迅速衰减。针对这个问题,本研究利用共沉淀法制备了金属Zr和Mg同时掺杂的改性钙基吸附剂,通过固定床实验分析了Zr掺杂比、Mg掺杂比、碳酸化温度、煅烧温度对改性钙基吸附剂循环反应特性的影响规律。实验结果表明,金属Mg和Zr的掺杂比例不宜过高或过低,最佳的掺杂比例(即附剂中Ca、Mg、Zr物质的量比)为10∶1∶0.5。因为掺杂比例过低不足以延缓吸附剂的烧结,而掺杂比例过高会导致吸附剂中CaO的含量和表面上的活性反应位点减少。当掺杂比例为10∶1∶0.5的吸附剂分别在700℃吸附和900℃煅烧时,具有最佳的吸附性能,10次循环后的平均碳酸化转化率为76.3%。同时,本实验制备的掺杂比为10∶1∶0.5的吸附剂在700℃时对热解气中的CO_(2)捕集率高达83.8%。