碳捕集固体胺吸附剂载体性能优化策略及分析

碳捕集是“双碳”下推动化石能源低碳应用的有效途径,固体胺吸附剂是实现碳捕集、利用与封存的重要手段。其中,载体改性和胺种类优化是固体胺吸附剂的研究热点。该文综述和评论了国内外固体胺吸附剂优化的作用机制、技术难点和碳捕集效果等,重点阐述并比较了硅基、多孔碳和有机框架载体优化策略在改善CO_(2)选择性、吸附容量和稳定性等方面的作用,展望了固体胺吸附剂未来在高效稳定捕集CO_(2)、生物质吸附和碳利用与封存等方面的应用前景。

丝光沸石用作二氧化碳吸附剂的研究进展

阐述了丝光沸石(MOR)的结构及其吸附CO_(2)机理以及合成技术进展,重点对通过简单物理化学处理、金属离子改性和后官能化的MOR吸附CO_(2)的研究进展进行了综述,并介绍了MOR在废气以及直接空气碳捕获工程中吸附CO_(2)的应用情况。指出今后的研究方向是通过优化调整MOR框架、孔径分布以及组成或通过合成结合了不同特征结构的核壳沸石来实现对CO_(2)吸附能力的提升。

用于二氧化碳捕集的固体吸附剂研究进展

近年来,温室效应引发的环境与社会问题愈发严重。二氧化碳作为主要的温室气体之一,其减排已迫在眉睫。在二氧化碳捕集与利用技术中,固体吸附剂被认为是一种非常有前途的吸附材料且得到了广泛的研究与应用。根据吸附/解吸温度的不同,固体吸附剂被分为3类:适用温度为200℃以下的低温吸附剂,如碳基材料、沸石分子筛、金属有机骨架、碱金属碳酸盐和胺基吸附剂;适用温度为200~400℃的中温吸附剂,如氧化镁和类水滑石衍生吸附剂;适用温度为400℃以上的高温吸附剂,如氧化钙和硅酸盐吸附剂。介绍了3类固体吸附剂的合成方法(水热法、溶胶-凝胶法和浸渍法等)、二氧化碳的吸附容量和稳定性,以及改性方法等,并对固体吸附剂未来的发展方向进行了展望。

固体吸附剂控制燃煤重金属排放的实验研究

在滴管炉上进行了烟煤添加固体吸附剂的燃烧实验 .研究了硫酸钙、石灰石、铝土矿 3种吸附剂对重金属元素Pb、Cd、Cu、Co、Ni排放的控制 ,并采用形态逐级提取法 ,将排放颗粒物中重金属分为吸附态、离子可交换态、碳酸盐结合态、硫酸盐结合态和残渣态 .从粗粒灰渣及细微粒子中重金属元素含量的分布和细微粒子中残渣态稳定形态含量增加 2个方面说明添加吸附剂对煤中重金属的排放具有一定的捕获力 .对不同的重金属 ,由于吸附剂本身物理化学特性的差异 ,所表现出的吸附能力也各不相同 .硫酸钙对Pb、Cd、Cu的排放有控制作用 ;石灰石对Pb、Cd、Cu、Ni的排放有控制作用 ;铝土矿对 5种重金属元素的排放都有控制作用 .吸附剂粒径越小 ,对重金属的吸附效果越好 .

分子烙印聚合物作超临界流体萃取后处理用固体吸附剂

利用离线超临界流体萃取与高效毛细管电泳相结合 ,分析了标准添加样品中的除草剂 (2 ,4 二氯苯氧乙酸 (2 ,4 D) ) ,探讨了温度、压力和改性剂对萃取的影响 ;考察了在不同条件下合成的以 2 ,4 D为烙印分子的分子烙印聚合物对 2 ,4 D在不同极性溶剂中的吸附能力 ,并将分子烙印聚合物作为超临界流体萃取后处理用固体吸附剂。结果表明 :在甲醇和水的混合极性溶剂中制备的分子烙印聚合物对提高分析选择性的效果最佳。

固体吸附剂吸附二氧化碳的研究进展

综述了近年来介孔硅分子筛负载型吸附剂、聚合物负载型吸附剂、沸石负载型吸附剂、活性炭等不同载体CO2固体吸附剂的制备及其对CO2的吸附性能研究情况,同时指出了该研究领域中仍存在的一些问题。

铁、锰、铝氧化物固体吸附剂对胡敏酸和富里酸吸附机理研究

研究了Fe2O3、MnO2或Al2O3固体吸附剂对胡敏酸和富里酸的吸附机制和影响因素。结果表明:相同pH下,Fe2O3、MnO2或Al2O3固体吸附剂对腐殖酸的吸附量随着腐殖酸(胡敏酸HA和富里酸FA)有机碳浓度的增加而增加;不同pH下,对HA的吸附量依照pH3·0>pH5·0>pH7·0的顺序递减。相同pH下,随着HA有机碳浓度的增加,三种固体吸附剂对HA的吸附百分率减小。相同pH下,三种固体吸附剂对FA的吸附百分率呈单峰形,随着酸度的降低,峰位向添加的有机碳低浓度处迁移。吸附量用Langumuir方程拟合能得到极显著相关的方程,在相同pH下,三种固体吸附剂吸附HA的最大吸附量Smax和吸附亲和力常数K小于FA,而标准自由能变ΔGmo却略大于FA;298·2K温度下,三种固体吸附剂吸附胡敏酸和富里酸的ΔGmo<0,表明在等温等压不做非体积功情况下吸附是自发进行的反应。

流化催化裂化汽油脱硫固体吸附剂研究新进展

从固体吸附材料方面综述了流化催化裂化(FCC)汽油脱硫吸附剂。根据吸附剂的种类不同,介绍了分子筛吸附剂、金属氧化物吸附剂、活性炭吸附剂和粘土吸附剂等的吸附机理、改性、脱硫效果和再生等方面的研究进展。指出吸附剂吸附选择性和吸附容量的提高和吸附机理的深入研究是脱硫固体吸附剂研究的重要方向。

固体吸附剂在FCC汽油深度脱硫中的研究进展

从固体吸附材料方面阐述了活性炭分子筛金属氧化物和黏土等脱硫吸附剂在制备、吸附机理、改性、脱硫效果等方面的研究进展。表明了改性对吸附剂的脱硫效果有很大影响,特别指出了各类吸附剂的改性方法和改性后的脱硫效果,并对以后固体脱硫吸附剂的研究提出了建议。

用于燃烧前二氧化碳捕集的固体吸附剂研究进展

概述了低温和中高温固体吸附剂的研究进展,分析比较了燃烧前CO2捕集中各种固体吸附剂的优缺点,指出了各种固体吸附剂存在的关键问题,并对固体吸附剂的发展方向进行了展望。

吸附法碳捕集固体胺吸附剂成型技术研究进展

吸附法碳捕集技术是实现工业过程或大气中CO_(2)分离与脱除的重要途径之一,高性能吸附剂的开发是该技术的关键。固体胺吸附剂由于其优异的CO_(2)吸附量、选择性以及较低的再生能耗,近年来受到了广泛的关注,但用于工业的成型吸附剂仍面临机械强度低、稳定性差和胺流失严重等关键难题,难以在工业中大范围的推广应用。本文分析了固体胺成型吸附剂制备面临的主要难题,重点总结了近年来国内外吸附剂成型技术的研发进展,并对固体胺工业吸附剂的发展方向进行了展望。未来固体胺吸附法碳捕集技术的研发重点在于立足吸附反应机理和工业烟气的特性,创新成型固体胺吸附剂制备技术,提升吸附剂的CO_(2)吸附量、胺效率、机械与循环稳定性,研发低能耗的配套吸附工艺和核心装置。

固体吸附剂对流化床燃烧中痕量元素控制研究

在煤燃烧过程中添加固体吸附剂来抑制痕量金属的排放被广泛认为是一项有前景的技术。为了研究固体吸附剂的吸附机理和对不同对象的吸附效果,在实验室小型机理性流化床实验台架上进行了固体吸附剂对痕量金属的吸附实验,实验温度稳定在 950℃。实验选用平顶山烟煤、焦作无烟煤和六盘水贫煤 3 种不同的煤种,以氧化铝、石灰石和高岭土作为吸附剂。研究发现高岭土对 Pb 有很好的吸附效果;3 种吸附剂对 Cr 都有吸附效果,在烟煤中效果尤为明显;但是对 Cd 的吸附不明显。

CO_2固体吸附剂研究述评

由于介孔材料具有比表面积大和空隙较多等优点,被广泛地应用于对空气中或工业废气中的CO2的吸附.活性炭、沸石、硅胶等传统的吸附剂具有制备方法简单、制造工艺成熟、成本低廉等优点,是吸附空气中CO2的首选材料,但较强的吸湿性使其不能用于高湿度的吸附环境等,而通过对传统的介孔材料进行表面改性,接枝胺类等碱性物质,将单纯的物理吸附转变为物理吸附和化学吸附共同作用的吸附方式,在改善吸附剂适应环境能力的同时也能增加吸附量.开发具有最佳结构且物理及化学性能稳定的功能复合吸附剂将是该领域的研究热点和主要方向.

固体吸附剂管联合气相色谱法测定空气中环氧乙烷的方法学研究

目的研制用于收集空气中环氧乙烷的固体吸附剂管,建立相应的气相色谱测定方法。方法基于环氧乙烷与氢溴酸反应生成2-溴乙醇的原理,使用自制的浸渍活性炭吸附管收集空气中的环氧乙烷,在此过程中反应生成2-溴乙醇,经N,N-二甲基甲酰胺解吸和毛细管色谱柱分离后,使用GC-ECD测定。结果在0.46~287.00mg/L范围内,环氧乙烷质量浓度与峰面积线性相关,相关系数为0.999 7,日内精密度相对标准偏差为1.36%~1.85%,日间精密度为2.58%~3.72%。浸渍活性炭管对环氧乙烷的平均采样效率为95.57%~97.94%,平均解析效率为92.04%~95.25%;环氧乙烷样品室温环境下能够保存5 d,4℃环境下可保存≥7 d,相比于国标方法中采集后需24 h内测定的要求有明显改善。结论本实验中自制的浸渍活性炭吸附管和配套的气相色谱检测方法适用于空气中环氧乙烷的采样与检测。

固体吸附剂在环保中的应用

综述了纤维素离子交换剂、离子交换树脂、硅胶、活性炭、活性碳纤维５种固体吸附剂在环保中的应用，特别是新型纤维素离子交换剂。

固体吸附剂采集空气中污染物及质量控制

在现场能够直接、方便、准确测量环境空气中污染物的仪器仅有少数几种，如CO、CO2、NO、SO2、O3等，绝大多数污染物是在现场进行直接采集或浓缩采样，样品经处理后用现有的分析技术分析。污染物在空气中存在的状态有气态和气溶胶两种，它们的采集和浓缩方法是不同的，本文仅就气态物质的采样问题进行讨论。

基于固体吸附剂的燃煤烟气形态汞测试装置

针对现有燃煤电站形态汞测试方法的不足,设计和建立了一套基于固体吸附剂的燃煤烟气形态汞测试装置(FMSS),并同OH法、CEM一起用于三个实际燃煤电站的对比测试,结果表明:所建立的FMSS测试装置可用于实际燃煤电站的形态汞浓度测试,测试准确性好,结果可靠;KCl/SiO2吸附剂具有良好的选择吸附特性,且当采样点处SO2浓度高达1248 ppm时,未发现气态零价汞被KCl/SiO2吸附剂氧化吸收的现象。

二氧化碳固体吸附剂的研究进展

介绍了现今国内外吸收二氧化碳的各种材料:纤维类,陶瓷材料及金属氧化物类,多孔材料类如法国MIL-101、美国沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIFs)等。介绍了它们的制备方法、特点及优缺点,指出天然矿物吸附剂用于吸附二氧化碳是一个具有很大潜力的研究方向。

固体吸附剂捕集CO_(2)的研究进展

化石燃料的大规模使用造成了CO_(2)排放量逐年递增,其作为温室气体的主要成分加速了全球变暖及气候变化。CO_(2)的捕集、利用与存储(Carbon Capture,Utilization and Storage,简称CCUS)技术作为降低碳排放的有效方法,受到广泛关注。在诸多减少CO_(2)排放量的方法中,吸附法分离脱除CO_(2)具备良好的应用前景。固体吸附材料具有操作温度广、不易腐蚀设备、循环使用过程中产生的废物较少且易于处理等优点,被认为是理想的CO_(2)捕集材料。综述了3种类型的CO_(2)固体吸附剂的研究进展,包括低温、中温和高温固体吸附剂,指出了其优点和局限性及强化CO_(2)吸附性能与循环稳定性的措施。通常来说高压对低温固体吸附剂更加有利,但此条件下其选择性较差,且气流中存在的水分会水解某些吸附剂中的配位键,并与CO_(2)产生竞争吸附,导致CO_(2)吸附性能下降。因此低温吸附剂的吸附能力、吸附选择性和水热稳定性是研究重点。中温固体吸附剂中,类水滑石材料面临的挑战在于其独特的氢键堆积结构限制了其吸附容量进一步提高,而MgO吸附剂由于缺少基础活性位点以及固有的高晶格焓同样导致其吸附性能与吸附动力学较差。故中温吸附剂需要优先解决其低吸附能力和低循环稳定性的问题。高温固体吸附剂中,Li_(4)SiO_(4)吸附剂相比于Li_(2)ZrO_(3)吸附剂具备更低的制备成本以及更高的吸附容量,但2者皆面临动力学限制问题。CaO基吸附剂由于其理论吸附容量高、适用范围广、成本低廉、无毒、具备快速的吸附动力学特性等优点受到广泛关注。而在CO_(2)吸附/脱附多循环过程中,钙基吸附剂由颗粒烧结引发的热失活以及颗粒磨损问题是限制其进一步发展的最大障碍。针对这些问题可采用高温预处理、水合作用、化学掺杂、酸改性等方式来提高其吸附性能与多循环稳定性。此外,造粒及规模化制备技术是提高其工业应用潜力需解决的瓶颈问题。

胺基CO_2固体吸附剂脱碳特性及SO_2的影响

燃煤电厂烟气中存在的微量SO_2对胺基CO_2固体吸附剂的碳酸化反应及循环特性有不利影响。利用固定床反应器,针对采用溶胶凝胶法制备的胺基CO_2固体吸附剂的碳酸化特性及其在含SO_2气氛下的失效规律进行了实验研究,并结合红外光谱、有机元素分析、BET等测试手段,研究其失效机理。结果表明,所制备的胺基CO_2固体吸附剂在反应温度50℃时具有较好的碳酸化反应特性和循环特性。当反应气氛中存在SO_2时,由于生成了不可再生的亚硫酸/硫酸盐类物质而导致胺基活性位损失,孔隙结构发生变化,影响了吸附剂的脱碳性能,但适当提高反应温度可提高吸附剂的碳酸化反应竞争性。