钢渣矿化二氧化碳体系下的Cl-吸附机制研究及应用

摘要

利用钢渣中的活性钙封存二氧化碳并产出高纯碳酸钙是CCUS （Carbon Capture,Utilization,and Storage）领域的研究热点.氯化铵是钢渣固碳技术中常用的工作介质，通过它能实现活性钙的循环浸取和矿化，但会导致Cl-残留.为了高效洗脱矿化后钢渣中的残留Cl^-，开展了不同初始Cl^-含量、吸附时间、反应温度下钢渣对Cl-的吸附实验和不同液固比与洗涤工艺下的矿化后钢渣的洗涤实验.实验结果表明，钢渣对Cl^-的吸附动力学符合拟二级动力学模型，热力学吸附更符合Langmuir模型.钢渣对Cl^-的吸附机理可以解释为钢渣中的含铝组分活化后与溶液中的Cl^-结合，产生化学吸附，同时与钢渣中部分水化形成的无定形水合硅酸钙（CSH）凝胶形成物理吸附.当洗涤液固比为2 L·kg^-1时，需要洗涤三次，钢渣中的氯含量才能达标，液固比为1和0.5 L·kg^-1时，均需要洗涤四次.套洗工艺可以用于钢渣的洗涤，并且比普通的洗涤方式节水65%～75%.

关键词

钢渣固碳 / 二氧化碳矿化 / Cl^-吸附 / Cl^-洗涤 / 吸附模型

基金资助

2022年度江苏省碳达峰碳中和科技创新专项资金（重大科技示范）项目（BE2022613）; 2022年度南京市碳达峰碳中和科技创新专项（202211012）; 徐州市2022年推动科技创新专项计划（KC22107）