复合膜在CO_(2)分离领域的研究进展

为实现"双碳"目标,应积极发展CO_(2)捕集、封存与资源化利用(CCUS)技术,控制CO_(2)的排放。膜分离技术作为最常见的气体分离技术之一,相比于吸收法、吸附法、低温法等,具有能耗低、便于操作、占地面积小、易于放大、运行成本低等优点,被广泛用于燃煤电厂烟气CO_(2)捕集与天然气脱碳纯化等工艺。然而纯无机膜与高分子膜受制于各自的缺点,无法大规模推广应用,开发气体分离性能优越的复合膜成为研究的热点。综述了国内外关于复合膜在CO_(2)捕集领域的研究进展,以膜结构类型进行分类,重点介绍了混合基质膜、支撑液膜等不同复合膜的制备过程及原理。对比了不同复合膜的分离表现,对其优缺点进行了总结,并对制约复合膜发展的关键问题进行了分析讨论。最后,展望了复合膜气体分离技术未来的发展方向。

TETA/AMP复合水基CO2吸收液研究

化学吸收法吸收CO2作为CCUS过程的主要技术之一,已经广泛应用于混合气源中CO2的捕集与纯化。传统的单一MEA水溶液作为吸收剂吸收CO2过程中存在解吸能耗高、腐蚀性强和易降解等缺点。因此,开发新一代混合胺吸收液成为当前研究的重点。以空间位阻胺2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)为基础,合成了一系列TETA/AMP复合水基吸收液用于烟气中CO2捕集。通过对不同配比的吸收液进行吸收-解吸性能对比测试,综合考察吸收量、吸收速率、再生速率等因素,优选出最佳配比。结果表明,质量比为1∶1的TETA/AMP复合吸收液具有最佳的吸收与解吸表现,饱和吸收量相比纯AMP提升近1倍,再生速率最高可达0.03 g/min。在复合吸收液吸收CO2过程中,具有较快吸收速率的空间位阻胺AMP能快速捕集CO2分子,并将其活化,之后传递给具有多反应位点的烯基胺TETA进行储存。而在解吸过程中,由于AMP的空间位阻效应,与CO2分子间的连接更易断开,从而提升了再生速率。同时采用量子化学计算方式对AMP、TETA单体以及复配单元进行模拟计算,从而对复配体系的形成过程进行推导。发现分子表面静电势分布与形成复配体系的单体间的比例关系,分析了不同官能团在复配体系形成过程的作用,提出了羟基基团在复配体系形成中的必要性。

功能化MOF基混合基质膜微环境调控策略

膜分离技术因其易操作、高效能、绿色环保等优点受到广泛关注.基于金属有机骨架(MOF)的混合基质膜由于具有造价低、分离性能优异等优点,在CO_(2)分离过程中表现出巨大潜力.然而,MOF基混合基质膜仍然存在非理想形貌及分离机理单一等问题.本文从MOF功能化入手,总结了调控物理微环境、化学微环境及协同调控物理化学微环境策略,主要有改变MOF形貌尺寸、加入第三组分以及其他功能化策略;提出了物理化学微环境调控手段在膜分离CO_(2)过程中的挑战;同时对未来气体膜分离技术的发展进行了展望.

低共熔溶剂取代危化品的应用进展

危化品在工业生产应用中存在着巨大的危险性和危害性,低共熔溶剂作为一种安全、环保、价格低廉、更具工业化潜力的新型离子液体受到越来越多的关注.根据低共熔溶剂取代的危化品种类,分析了低共熔溶剂在金属催化剂制备、生物催化转化、气体分离与吸收、有机合成和电化学等反应中的作用.采用绿色化学原则和葛兰素史克溶剂选择指南等对低共熔溶剂应用中出现的问题和存在的难点做出了展望.