项目名称: 粉煤灰基沸石CHA制备及其分离工业废气中CO2的基础研究

项目编号: No.51474067

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 矿业工程

项目作者: 杜涛

作者单位: 东北大学

项目金额: 80万元

中文摘要: 离子交换改性的沸石CHA具有优良的气体吸附选择性,在变压吸附法捕集工业废气中CO2的领域有广泛的应用前景,但传统方法制备沸石CHA的工艺复杂,原料成本高。本课题拟以粉煤灰为原料制备不同硅铝比的沸石CHA,再采用不同阳离子对制备沸石CHA进行离子交换改性。将借助XRD、SEM、气相色谱质谱联用仪、变压吸附装置等先进分析手段,深入研究粉煤灰基沸石CHA的形成及离子交换机理,探讨离子交换后的材料吸附分离工业废气中CO2过程的动力学和热力学,对变压吸附分离CO2过程进行优化,最后对粉煤灰基沸石CHA制备、改性及其吸附分离工业废气中CO2过程开展经济分析和环境评价。本课题的研究将为粉煤灰的高附加值综合利用提供一种新的途径,同时为变压吸附法捕集CO2温室气体提供成本低廉、高效的吸附材料,将有效降低变压吸附法分离工业废气中CO2的成本,有助于碳捕集与封存技术的推广应用,对于温室气体的减排具有重要意义。

中文关键词: 二氧化碳;沸石CHA;变压吸附;粉煤灰;吸附机理

英文摘要: Ion-exchanged zeolites CHA show high selectivity of different gases, thus they have important application in capturing CO2 from industrial emissions.However, zeolites CHA are usually synthesized by traditional hydrothermal methods with high-cost and complex processes. In the present study, zeolites CHA will be prepared from coal-fly ash. Then,the zeolites CHA will be ion-exchanged for acquiring better seperation performance.The as-synthesized materials will be characterized by x-ray diffraction, scanning and transmission electron microscopy, thermo-gravimetric, gas chromatography-mass spectrometry, and pressure swing adsorption devices, etc. The mechanisms of synthesizing zeolites CHA will be investigated. Furthermore, the CO2 adsorption thermodynamics and kinetics on the modified zeolites CHA will be studied, followed by the optimation of the pressure swing adsorption processes. Finally,the whole process including preparation, ion-exchange, and capturing CO2 from industrial emissions will be evaluated by economic analysis and environmental assessment.This study will provide a new way for high-value added applications of fly ash, and offer more effective and less expensive adsorbents for capturing CO2 from industrial emissions.Furthermore, this study will greatly reduce the cost of CO2 capture by pressure swing adsorption, promote the application of CO2 capture and storage, and have significance in the decrease of greenhouse gas emissions.

英文关键词: CO2;zeolite CHA;PSA;fly ash;adsorption mechanism

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