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天冬氨酸循环介导脱硫石膏间接矿化CO2工艺及机理研究

天冬氨酸循环介导脱硫石膏间接矿化CO2工艺及机理研究

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作者：朱雪晨兰州理工大学

学位级别：硕士

我国是全球最大的温室气体排放国之一,加强碳减排已成为国家战略。其中,以脱硫石膏为钙源的间接二氧化碳(CO)矿化技术通过钙、碳元素相互迁移,形成高纯度Ca CO和硫酸盐,不仅可以实现CO减排,而且能够实现脱硫石膏的资源化利用,达到以废... 详细信息

我国是全球最大的温室气体排放国之一,加强碳减排已成为国家战略。其中,以脱硫石膏为钙源的间接二氧化碳(CO)矿化技术通过钙、碳元素相互迁移,形成高纯度Ca CO和硫酸盐,不仅可以实现CO减排,而且能够实现脱硫石膏的资源化利用,达到以废治废的目标,兼具资源、环境与经济三重效益。本研究提出一种以天冬氨酸为助剂,脱硫石膏矿化CO制备球霰石型碳酸钙的工艺路线。本论文的主要研究内容如下:(1)氨水协同天冬氨酸提高Ca SO·2HO在溶液中的溶解量。利用天冬氨酸络合效应大提高Ca SO·2HO的溶解量,探究工艺条件对Ca SO·2HO溶解量的影响。结果表明本研究体系下,优化的工艺条件为氨水浓度7 wt.%、反应温度30℃、液固比30:1、天冬氨酸与脱硫石膏物质的量比为2.5时,Ca SO·2HO的最大溶解量为19.52 g/L。由于氨水溶液中氨分子能与Ca SO·2HO形成氢键,从而抑制Ca SO·2HO的溶解,因此,氨水对Ca SO·2HO溶解的抑制效应与天冬氨酸对Ca SO·2HO溶解的络合效应之间存在竞争作用。前者在相对较低的氨浓度下占主导地位,而后者在氨浓度高的时候发挥了更重要的作用。(2)CO间接矿化制备球霰石型碳酸钙。以溶出后的富钙溶液为原料,在反应温度40℃、反应时间1 h、搅拌转速500 rpm、CO气速500 m L/min的反应条件下制备球霰石碳酸钙,矿化效率为46.5%。通过p H和电导率的在线监测,结合XRD和SEM的表征手段,观察碳酸钙的结晶过程。天冬氨酸在反应过程中会包覆在碳酸钙表面,阻止碳酸钙由球霰石转化为方解石。(3)天冬氨酸的回收和循环性能的测定。用40 wt.%的HSO调节p H到天冬氨酸的等电点(p I=2.77)时,天冬氨酸大量析出。结果表明,回收率为81.9%。用回收的天冬氨酸进行循环实验,得到十次循环实验的溶解量为16.3±0.4 g/L、矿化效率46.5±1.9%、天冬氨酸的回收效率为81.9±1.4%。

关键词：脱硫石膏间接矿化二氧化碳碳酸钙氨基酸再生

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