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近年来,由于火电厂中CO2废气的过度排放而造成的温室效应问题吸引了国内外广大研究者的关注。高温钙基吸附剂因其理论吸附容量高、可循环使用而成为目前的一大研究热点,但是该类吸附剂在高温下容易烧结团聚,导致其循环稳定性变差。本文拟通过往钙源中添加惰性掺杂剂氮化硅来制备抗烧结的吸附剂,并考察不同因素对循环吸附CO2性能的影响,同时还对吸附剂的微观形貌和吸附动力学等进行了研究。本文主要分为三部分进行:(1)采用溶胶-凝胶碳热还原法在常压下制得了高纯氮化硅,考察了氮化温度、碳硅比、氮气流量、氮化时间和碳源对氮化产物的影响,并对氮化硅的合成机理进行了分析研究,筛选出较优的氮化硅材料。结果表明,氮化硅较优制备条件:氮化温度1500 ℃,碳硅比为3.5,氮化时间6 h,氮气流量120 L/min;在同样条件下,蔗糖得到产物氮化硅纯度最高,红木粉次之,蔗渣效果最差。(2)以蔗糖基氮化硅为掺杂剂,考察了掺杂量和钙源对CO2循环吸附性能的影响;以葡萄糖酸钙为钙源,考察了掺杂量、碳源和预煅烧条件对循环性能的影响。并用SEM、BET、XRD等仪器对钙基吸附剂的微观形貌进行了表征分析,探讨吸附转化率不同的原因。结果表明,掺杂氮化硅改善了钙基吸附剂循环吸附CO2性能;以葡萄糖酸钙为钙源,掺杂15 wt%氮化硅,循环吸附性能较优;三种吸附剂在15次循环后的碳酸化转化率顺序为红木粉>蔗渣>蔗糖,分别为60.36%,56.42%和54.45%;随着循环进行吸附剂比表面积增大可能是保证其循环吸附性能稳定的重要原因,而不同吸附剂之间的孔隙大小影响其碳酸化转化率。最后,考察了预煅烧温度对循环性能的影响,结果表明,温度过高和过低都不利于CO2的吸附,最佳预煅烧温度为900 ℃,而预煅烧时间对实验结果影响不大。(3)对吸附剂进行动力学研究,发现Jander方程和Ginstling-Brounshtein方程的三维扩散模型以及Avrami-Erofeev方程(n=1/3)均能较好地拟合实验数据;不管是在快速阶段还是在慢速阶段,红木粉基吸附剂的活化能都低于蔗渣基吸附剂的活化能,这也解释了多次循环后前者碳酸化转化率比后者高的原因。