SiO2气凝胶及其制备方法与应用与流程

本发明涉及气体分离，具体涉及一种sio2气凝胶及其制备方法与应用。

背景技术：

1、化石能源燃烧排放的以co2为主的温室气体成为影响全球气候变化的主要因素。许多国家以及科学家们都面临着co2减排的巨大压力和发展有效co2捕获利用系统的挑战。同时二氧化碳也是一种潜在的碳资源，回收利用二氧化碳有利于碳资源的循环利用，因此，许多国家致力于二氧化碳分离、捕获及利用的研究，co2捕集分离回收系统在复杂烟气条件中要达到稳定的运行以及成本较低是颇具难度的，这也是烟道气co2捕获回收技术难有突破性进展的根本原因。

2、目前，烟道气中二氧化碳的捕集分离技术有液态溶剂吸收法、吸附法、生物法、膜分离法以及低温冷冻法等等，其中液态溶剂吸收-再生工艺较为成熟并在石油化工行业得到应用。常用吸收剂有一乙醇胺、二乙醇胺、n-甲基二乙醇胺溶液等液胺吸收剂。液胺吸收剂具有吸收速度快、吸收能力强、易于再生等优点，但是液胺吸收-再生技术依然存在成本高，设备管线易腐蚀，吸收剂再生能耗大及吸收剂易降解等缺陷，现有co2吸收剂的工作吸附容量低，吸附选择性差，尤其是在较低压力下使用时上述缺陷更为明显，当处理量增大时吸附床层数增多，相应增加了设备管线和控制的复杂程度，装置整体占地面积大。为克服这些缺陷，开发高效、低能耗、低成本的co2分离技术(如吸附法和膜分离法)成为这一领域的研究热点。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的硅胶、活性炭、氧化铝及其他多孔碳基、金属基等吸附剂的co2吸附工作容量小、选择性差和有机胺水溶液化学吸附脱附碳存在不足的问题，提供一种sio2气凝胶及其制备方法与应用，该sio2气凝胶具有密度低、比表面积大、孔隙率高，吸附和再生性能优异的特点，并且该制备方法成本低廉、工艺过程便捷。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种sio2气凝胶，其中，所述sio2气凝胶为复合胺负载的sio2气凝胶；

3、其中，所述sio2气凝胶的孔容为0.8-1.5cm3/g，比表面积为200-850m2/g，孔隙率为75-99.5％；

4、其中，所述sio2气凝胶的sio2骨架体积分数小于10％，三维网格空隙体积分数大于等于90％。

5、本发明第二方面提供一种sio2气凝胶的制备方法，其中，该制备方法包括以下步骤：

6、(1)用复合胺溶液浸渍sio2醇凝胶，浸渍平衡后，浸泡于水中，干燥，得到预超声sio2气凝胶；

7、(2)在超声和氮气吹扫条件下，将步骤(1)所述预超声sio2气凝胶与水进行接触，得到透明胶状物；

8、(3)将所述透明胶状物进行老化，得到所述sio2气凝胶。

9、本发明第三方面提供一种由上述制备方法制得的sio2气凝胶。

10、本发明第四方面提供一种上述第一方面和第三方面提供的sio2气凝胶在二氧化碳捕集上的应用。通过上述技术方案，本发明提供的sio2气凝胶及其制备方法与应用获得以下有益的效果：

11、本发明提供的sio2气凝胶具有密度低、比表面积大、孔隙率高，吸附、再生性能优异和能够多次循环使用的特点，该sio2气凝胶的制备方法，通过超声浸渍将复合胺修饰在sio2气凝胶表面，该制备方法成本低廉、工艺过程便捷。

12、进一步地，本发明所述的sio2气凝胶对于解决现有化学吸收法技术普遍存在的再生能耗高问题，减少高温再生造成的热降解，以及实现二氧化碳吸收模块的高效率、小型化和模块化，有着重要的推广价值。

技术特征：

1.一种sio2气凝胶，其特征在于，所述sio2气凝胶为负载复合胺的sio2气凝胶；

2.根据权利要求1所述的sio2气凝胶，其中，所述sio2气凝胶的sio2骨架体积分数小于8％，三维网格空隙体积分数大于等于92.5％；

3.根据权利要求1或2所述的sio2气凝胶，其中，所述sio2气凝胶的密度为0.001-0.5g/cm3；

4.一种sio2气凝胶的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述浸渍的温度为30-80℃，所述浸渍的时间为0.5-3h；

6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其中，所述复合胺溶液包括：复合胺和溶剂；

7.根据权利要求6的制备方法，其中，所述复合胺溶液选自以下复合胺溶液：

8.根据权利要求4-7中任意一项的制备方法，其中，所述复合胺溶液的浓度为1-5mol/l，优选为3-5mol/l。

9.一种由权利要求4-8中任意一项所述的制备方法制得的sio2气凝胶。

10.一种权利要求1-3、9中任意一项所述的sio2气凝胶在二氧化碳捕集上的应用。

技术总结本发明涉及气体分离技术领域，公开了一种SiO2气凝胶及其制备方法与应用。该SiO2气凝胶为复合胺负载的SiO2气凝胶；孔容为0.8‑1.5cm3/g，比表面积为200‑850m2/g，孔隙率为75‑99.5％；SiO2骨架体积分数小于10％，三维网格空隙体积分数大于等于90％。该SiO2气凝胶具有密度低、比表面积大、孔隙率高，吸附和再生性能优异的特点，并且该制备方法成本低廉、工艺过程便捷。技术研发人员：黄汉根,季燕,赵静妍,郭本帅,李忠于,毛松柏受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14