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。

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。

TEPA/MCM-41固体胺吸附剂的制备及其CO2吸附性能研究

制备了具有高CO2吸附性能的TEPA/MCM-41固体胺吸附剂,并采用N2物理吸脱附、XRD、FTIR、EA、TG-DSC等方法对其进行系统表征。采用重量法测试了吸附剂的吸附与循环稳定性能。结果表明,吸附温度为75℃,CO2/N2(体积比12%/88%)的气氛条件下,60%TEPA/MCM-41的吸附量最高为123.24 mg/g,经5次循环吸脱附后,CO2吸附量降低约7.8%。同时借助计算流体动力学(CFD)对吸附过程进行了模拟,研究结果对吸附剂的设计与反应器的开发具有一定的指导意义。

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。

氨基修饰硅藻土制备低成本CO_2吸附剂

为了制备低成本CO2固体胺吸附剂,采用硅藻土作为载体,通过负载四乙烯五胺制备CO2吸附剂,采用N2吸附和扫描电镜表征固体胺吸附剂的孔道结构,考察温度和负载量等条件对CO2吸附性能的影响规律,进行吸附剂再生研究.结果表明：载体硅藻土缺乏丰富的孔道结构,四乙烯五胺主要以表面包覆形式存在;四乙烯五胺最佳负载质量分数为40％,在90℃及CO2体积分数为8％的条件下,CO2的饱和吸附量达到2.1 mmol/g;CO2在150℃以内可以实现完全脱附,且吸附剂稳定性良好,在再生温度为100℃、真空度为2～4 kPa的条件下,CO2吸附量稳定在1.6 mmol/g.