固废源固态胺吸附剂用于CO_(2)捕集研究进展

固态胺吸附剂在CO_(2)捕集领域具有广阔应用前景,但其所用基体材料多为有序介孔材料,存在合成工艺复杂、成本昂贵、环境污染严重等问题,制约了固态胺吸附剂的工业化应用。近年来,固废源固态胺吸附剂因基体材料具有潜在的成本优势引起了国内外研究者的广泛关注。本文综述了近年来固废源基体材料在原料选取、基体材料合成和扩孔方面的研究进展,以及固废源固态胺的制备方式、用于CO_(2)捕集过程中吸附性能和循环稳定性的表现。最后,探讨了固废源固态胺吸附剂当前存在的挑战,并对其发展趋势进行了展望。

H_(2)S对铝基固态胺吸附剂吸附CO_(2)性能的干扰机制

H_(2)S杂质对固态胺吸附剂吸附CO_(2)性能的干扰机制还缺少全面研究。以Al_(2)O_(3)为载体负载聚乙烯亚胺(PEI)制备铝基固态胺吸附剂(PEI@Al_(2)O_(3)),系统探究了H_(2)S对其CO_(2)吸附容量、吸附速率和循环吸附性能的影响规律。结果表明:H_(2)S与CO_(2)共存时,会相互抢占吸附剂上的胺基活性位点,从而发生竞争性吸附,但在模拟沼气条件(40%CO_(2)+59.5%CH_(4)+0.5%H_(2)S)下,H_(2)S的吸附竞争力远小于CO_(2),H_(2)S吸附被抑制,且二者的最佳吸附温度不一致,在CO_(2)最佳吸附温度下,PEI@Al_(2)O_(3)的CO_(2)吸附容量和循环稳定性均不受H_(2)S干扰。

高性能铝基固态胺吸附剂的制备及其对CO_(2)的吸附

以铝酸钠和硫酸铝为原料,通过共沸蒸馏合成大孔体积Al_(2)O_(3),并以此作为载体浸渍聚乙烯亚胺(PEI)制备铝基固态胺吸附剂,再系统研究了其对CO_(2)的吸附性能及循环稳定性。通过老化、共沸蒸馏等工艺,在最佳工艺参数下制得孔体积为2.75 cm^(3)·g^(−1)的多孔Al_(2)O_(3)载体,进而制备得到优等级吸附剂(60%PEI@Al_(2)O_(3)-4 h),其对CO_(2)的饱和吸附能力可达到194 mg·g^(−1)。该吸附剂在惰性解吸气氛和CO_(2)解吸气氛下均具有稳定的循环性能,10次循环后其对CO_(2)的吸附量依然为186 mg·g^(−1)和148 mg·g^(−1),分别衰减不到1%和15.2%。本研究结果可为开发低成本、高稳定性固态胺吸附剂提供参考。