一种球形二氧化碳吸收剂及其制备方法与流程

本发明属于二氧化碳吸收剂，涉及碱石灰型二氧化碳吸收剂，特别是一种高强度的球形二氧化碳吸收剂。

背景技术：

1、碱石灰是一种重要的二氧化碳吸收剂。碱石灰主要是由ca(oh)2与naoh或koh组成的混合物，其中naoh或koh的比重约为2～5%。碱石灰吸收二氧化碳的中间反应过程中需要水的参与，因此碱石灰型二氧化碳吸收剂需要具有一定的含水率。

2、以碱石灰作为二氧化碳吸收剂，是一种比较成熟的民用二氧化碳净化技术，其性价比高、容易加工、使用方便，主要应用于麻醉呼吸、呼吸护理、高压仓、潜水艇、井下救生舱、安全呼吸器等。

3、碱石灰的颗粒强度是衡量二氧化碳吸收剂质量的一个重要指标。现有的碱石灰型二氧化碳吸收剂产品普遍存在着颗粒内结合力差、较为松软，在运输和使用过程中容易产生粉尘的问题。而如果直接通过增加颗粒的致密性提高碱石灰强度，则又会导致二氧化碳气体难以穿透颗粒内部，使产品的二氧化碳吸收率显著下降。

4、cn 110614020a提供了一种新型高强度氢氧化钙型二氧化碳吸收剂及其制备方法，通过在碱石灰型二氧化碳吸收剂中添加无机粘合剂和有机粘合剂，利用无机粘合剂获得很高的初始表面硬度，并利用有机粘合剂延长其硬度的持久性，由此制备得到的吸收剂颗粒硬度较高，在运输、长期保存和使用期间均不易产生粉末。然而，该二氧化碳吸收剂的二氧化碳吸收率不足25%，明显偏低。

5、因此，亟需研究出一种高硬度、低粉尘、高吸收效率的高效二氧化碳吸收剂颗粒。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种球形二氧化碳吸收剂及其制备方法，在尽可能提高二氧化碳吸收率的前提下，同时提高所制备吸收剂的颗粒强度，降低粉尘率。

2、本发明研究发现，在常规的碱石灰型二氧化碳吸收剂中添加适量合适粒径的无水氢氧化锂微粉，并采用适合的造粒方式，能显著提升吸收剂的颗粒强度，并适度提高其二氧化碳吸收率。

3、因此，本发明首先提供了一种球形二氧化碳吸收剂，以65～75重量份氢氧化钙、10～20重量份无水氢氧化锂微粉和2～5重量份保湿剂为原料，混合均匀后喷水润湿进行粉体团球，筛选出3～5mm的颗粒，干燥后雾化喷水至含水量为15～20wt%，得到球形颗粒吸收剂。

4、其中，所述的无水氢氧化锂微粉是以球磨方式获得的粒径500nm～2μm的无水氢氧化锂微粉。

5、本发明所述球形二氧化碳吸收剂中，作为原料之一的保湿剂可以是各种具有吸湿性能的常规保湿剂，本发明对其没有特别限定。

6、进一步地，本发明优选采用的保湿剂包括但不限于是无机保湿剂氯化钙、硫酸钙，或者有机保湿剂甘油、聚乙二醇中的至少一种。

7、更进一步地，本发明还可以在所述球形二氧化碳吸收剂中添加ph指示染色剂，以用于直观地指示出二氧化碳吸收剂的有效性情况。

8、具体地，所述的ph指示染色剂包括但不限于是达旦黄、甲基紫、乙基紫或酚酞中的任意一种，添加量优选为0.05～0.1重量份。

9、其次，本发明还提供了所述球形二氧化碳吸收剂的制备方法，具体包括：

10、s1. 将干燥的无水氢氧化锂通过高能球磨机粉碎，获得粒径500nm～2μm的无水氢氧化锂微粉；

11、s2. 按照65～75份氢氧化钙、10～20份无水氢氧化锂微粉、2～5份保湿剂、0.05～0.1份ph指示染色剂的重量份数，将各种原料混合均匀，喷水润湿后进行粉体团球，筛选粒径3～5mm的球形颗粒；

12、s3. 将制成的球形颗粒干燥后，用水雾化至含水量为15～20wt%，过筛去除细粉制备得到球形二氧化碳吸收剂。

13、本发明上述制备方法中，具体是将干燥的无水氢氧化锂以300～600rpm的球磨转速球磨2～5h，制成粒径500nm～2μm的无水氢氧化锂微粉。

14、本发明对进行粉体团球的设备没有特别限定，可以采用各种常规的造粒设备，包括但不限于是团球机、圆盘造粒机，转鼓造粒机、旋转包衣机等。

15、本发明在进行粉体团球时，会同步向粉体原料表面均匀喷水以润湿粉体，便于形成球形颗粒。具体地，所述喷水量优选是原料总质量的8～25wt%。

16、进一步地，所述粉体球团的过程是在惰性气氛下的造粒设备中进行的。

17、更进一步地，本发明优选是将制成的球形颗粒在120～180℃下真空干燥3～8h。

18、本发明在碱石灰型二氧化碳吸收剂的制备过程中加入微纳米级氢氧化锂微粉，并采用团球造粒方式，不仅可以提高所制备吸收剂的颗粒强度，避免了由于硬度过低导致的运输和使用过程中容易产生粉尘、影响使用的问题，同时，加入的氢氧化锂微粉以及造粒方式保证了所制备吸收剂颗粒的良好透气性，进一步提高了碱石灰的二氧化碳吸收率，克服了现有产品强度与吸收率不能兼顾的问题。

19、本发明制备的球形二氧化碳吸收剂以氢氧化钙作为主要作用成分与酸性气体二氧化碳进行反应，其制备过程不产生大量热量，生产过程易于控制，生产工艺简单且生产成本低廉。

20、本发明采用喷雾法向二氧化碳吸收剂中添加水分，与通过干燥时间和温度来调控产品中水分的方式相比，操作更容易，含水率更容易控制。

21、实施方式

22、下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，从而使本领域技术人员能很好地理解和利用本发明，而不是限制本发明的保护范围。

23、本发明实施例中涉及到的生产工艺、实验方法或检测方法，若无特别说明，均为现有技术中的常规方法，且其名称和/或简称均属于本领域内的常规名称，在相关用途领域内均非常清楚明确，本领域内技术人员能够根据该名称理解常规工艺步骤并应用相应设备，按照常规条件或制造商建议的条件进行实施。

24、本发明实施例中使用的各种仪器、设备、原料或试剂，并没有来源上的特殊限制，均为可以通过正规商业途径购买获得的常规产品，也可以按照本领域技术人员熟知的常规方法进行制备。

25、本发明提供了一种球形二氧化碳吸收剂，采用以下重量份数的原料：65～75份氢氧化钙、10～20份粒径500nm～2μm的无水氢氧化锂微粉、2～5份保湿剂、0.05～0.1份ph指示染色剂，将原料混合均匀后喷水润湿进行粉体团球，筛选出3～5mm的球形颗粒，干燥后雾化喷水至含水量为15～20wt%。

26、其中的保湿剂为氯化钙、甘油、硫酸钙、聚乙二醇中的至少一种，ph指示染色剂为达旦黄、甲基紫或酚酞。

27、本发明球形二氧化碳吸收剂的具体制备方法包括以下步骤：

28、s1：将干燥的无水氢氧化锂通过高能球磨机粉碎，制成无水氢氧化锂微粉，球磨转速300～600rpm，球磨时间2～5h；

29、s2：于旋转包衣机中加入氢氧化钙、无水氢氧化锂微粉和保湿剂混合均匀，同时喷洒ph指示染色剂进行粉体团球造粒，并筛选出粒径3～5mm的球形颗粒；

30、s3：将得到的球形颗粒真空干燥，冷却后用水雾化至含水量为15～20%，过筛去除细粉，制备得到球形二氧化碳吸收剂。

31、本发明以下实施例中制备的球形二氧化碳吸收剂的二氧化碳吸收率按照煤炭标准mt/t 454-2008《隔绝式氧气呼吸器和自救器用氢氧化钙技术条件》进行测试，颗粒强度采用下述方法进行测试：

32、1）量筒量取50ml球形二氧化碳吸收剂，过1.6mm筛网，收集筛余物，称重，记为m1；

33、2）将称重后试样与15个直径7.9mm的钢珠一同装入端盖外径110mm±0.5mm，深度126mm±0.5mm，内径80mm±0.2mm的滚筒中，旋紧滚筒端盖，放在强度测定仪的转轴上；

34、3）启动强度测定仪，设定滚筒转速为50rpm±2rpm，转动15min后停止；

35、4）取下滚筒，打开滚筒端盖，取出钢珠，将试样过1.6mm筛网，收集筛余物，称重，记作m2；

36、5）颗粒强度以质量分数h计，数值以%表示，按公式h=m2/m1计算。

37、实施例

38、实施例1

39、将单水氢氧化锂晶体进行真空烘干处理，得到含水量小于5%的无水氢氧化锂。取无水氢氧化锂置于球磨机中，以350rpm转速球磨4h，得到平均粒径为1μm的无水氢氧化锂微粉。

40、称取540g氢氧化钙、180g无水氢氧化锂微粉、38g氯化钙加入旋转包衣机中，再将150g水和1g酚酞加入喷雾器中，启动旋转包衣机并同时向粉体喷雾，至粉体全部成球后停止工作。

41、筛选出粒径3～5mm的颗粒，160℃真空干燥5h，冷却后加水雾化，至颗粒含水量为19%，过筛去除细粉，制备得到球形二氧化碳吸收剂。

42、经检测，本实施例制备吸收剂的二氧化碳吸收率46.5%，颗粒强度96%。

43、实施例2

44、将单水氢氧化锂晶体进行真空烘干处理，得到含水量小于5%的无水氢氧化锂。取无水氢氧化锂置于球磨机中，以580rpm转速球磨6h，得到平均粒径为600nm的无水氢氧化锂微粉。

45、称取600g氢氧化钙、150g无水氢氧化锂微粉、40g硫酸钙加入旋转包衣机中，再将140g水和0.8g酚酞加入喷雾器中，启动旋转包衣机并同时向粉体喷雾，至粉体全部成球后停止工作。

46、筛选出粒径3～5mm的颗粒，170℃真空干燥4h，冷却后加水雾化，至颗粒含水量为15%，过筛去除细粉，制备得到球形二氧化碳吸收剂。

47、经检测，本实施例制备吸收剂的二氧化碳吸收率46%，颗粒强度97%。

48、实施例3

49、将单水氢氧化锂晶体进行真空烘干处理，得到含水量小于5%的无水氢氧化锂。取无水氢氧化锂置于球磨机中，以500rpm转速球磨3h，得到平均粒径为700nm的无水氢氧化锂微粉。

50、称取650g氢氧化钙、130g无水氢氧化锂微粉、30g甘油加入旋转包衣机中，再将150g水和0.5g甲基紫加入喷雾器中，启动旋转包衣机并同时向粉体喷雾，至粉体全部成球后停止工作。

51、筛选出粒径3～5mm的颗粒，150℃真空干燥6h，冷却后加水雾化，至颗粒含水量为17%，过筛去除细粉，制备得到球形二氧化碳吸收剂。

52、经检测，本实施例制备吸收剂的二氧化碳吸收率45.5%，颗粒强度96%。

53、实施例4

54、将单水氢氧化锂晶体进行真空烘干处理，得到含水量小于5%的无水氢氧化锂。取无水氢氧化锂置于球磨机中，以450rpm转速球磨3h，得到平均粒径为1.5μm的无水氢氧化锂微粉。

55、称取770g氢氧化钙、110g无水氢氧化锂微粉、20g聚乙二醇加入旋转包衣机中，再将170g水和0.5g乙基紫加入喷雾器中，启动旋转包衣机并同时向粉体喷雾，至粉体全部成球后停止工作。

56、筛选出粒径3～5mm的颗粒，170℃真空干燥4h，冷却后加水雾化，至颗粒含水量为15%，过筛去除细粉，制备得到球形二氧化碳吸收剂。

57、经检测，本实施例制备吸收剂的二氧化碳吸收率45%，颗粒强度95.5%。

58、对比例

59、将单水氢氧化锂晶体进行真空烘干处理，得到含水量小于5%的无水氢氧化锂。再将无水氢氧化锂置于气流粉碎机中进行粉碎处理，得到平均粒径为20μm的无水氢氧化锂微粉。

60、称取540g氢氧化钙、180g无水氢氧化锂微粉、38g氯化钙加入旋转包衣机中，再将150g水和1g酚酞加入喷雾器中，启动旋转包衣机并同时向粉体喷雾，至粉体全部成球后停止工作。

61、筛选出粒径3～5mm的颗粒，160℃真空干燥5h，冷却后加水雾化，至颗粒含水量为19%，过筛去除细粉，制备得到球形二氧化碳吸收剂。

62、经检测，本实施例制备吸收剂的二氧化碳吸收率38%，颗粒强度77%。

63、本发明以上实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制本发明仅为以上所述实施例。本领域普通技术人员在不脱离本发明原理和宗旨的情况下，针对这些实施例进行的各种变化、修改、替换和变型，均应包含在本发明的保护范围之内。