用于空气CO_(2)捕集的变湿再生吸附剂的筛选与特性研究

直接空气CO_(2)捕集技术是一种碳负排放技术,是应对全球气候变化的重要技术之一。研究了基于异相、半均相、均相离子交换树脂吸附剂的理化参数与CO_(2)吸附能力。通过滴定法分析了三种吸附剂材料热处理前后的电荷密度;表征分析了三种吸附剂材料热处理前后的微观结构特征;对不同吸附剂吸水失水特性进行了测试;并对三种材料不同热处理温度下的CO_(2)吸附动力学进行了测试。利用Midilli薄层干燥模型分析了吸附剂的失水特性,利用混合动力学模型分析了吸附剂的吸附动力学。结果发现,80 ℃热处理后的异相膜具有最佳的吸附动力学,异相膜与半均相膜吸附容量相当,均相膜的吸附容量与官能团利用率最低。

用于空气捕集CO_(2)的多孔复合吸附剂载体优化和解吸性能研究

空气直接捕集CO_(2)技术(DAC)是一种灵活有效的减排方式,其中,变湿再生吸附技术仅利用常温常压下水分子的蒸发自由能即可实现超低分压CO_(2)的吸附分离,突破常规变温/变压再生吸附技术的高能耗限制,被认为是当下最具前景的低能耗捕集技术之一。针对空气直接捕集CO_(2)领域吸附剂的关键制备工艺,改进了相转换法成型工艺,并对最优的多孔复合吸附剂进行解吸性能研究。通过选用季铵型强碱性离子交换树脂D290作为活性吸附组分,醋酸纤维素(CA)和聚醚砜(PES)作为惰性载体,优化活性树脂与载体的配比,筛选出具有最优吸附解吸性能的多孔复合吸附剂。结果表明:活性组分和CA配比为6∶4的D290/CA型吸附剂的吸附性能(0.70mmol/g)和解吸性能(0.23mmol/g)最优;多孔复合吸附剂的解吸率随着解吸温度提高(45℃,解吸附率为85%)而上升;随解吸环境CO_(2)分压提高而下降,在85%吸附饱和度下,CO_(2)分压由1000×10^(-6)增至1500×10^(-6)时,解吸附速率由0.0005s^(-1)快速下降至0.00015s-1;最后,合理减小多孔复合吸附剂的厚度可在一定程度上提高其解吸附速率。