固态胺吸附去除CO_(2)行为研究

为解决基于固态胺材料的再生式CO_(2)去除技术在便携式生保系统中的应用问题,开展了固态胺材料吸附去除CO_(2)的性能研究。进行了不同吸附温度、入口CO_(2)浓度、气体流量条件下固态胺吸附CO_(2)的穿透试验,获得了相应的穿透曲线;利用Wheeler方程对穿透曲线进行了拟合,得到了相应的拟合方程、平衡吸附量等结果。结果表明:通过Wheeler方程能够准确描述固态胺吸附CO_(2)的行为;获得了CO_(2)穿透率分别为10%和50%时的穿透时间与气体流量间的线性关系方程,方程可应用于预测固态胺反应器性能、切换周期等,使评估反应器性能的试验大为简化。

赤泥基固态胺吸附剂吸附CO_(2)性能研究

以铝工业固废赤泥(RM)为原料,采用酸碱对其改性后作为载体通过湿浸渍法负载四乙烯五胺(TEPA),制备了一种低成本RM基固态胺吸附剂(TEPA-MRM)。利用TG、SEM、N_(2)吸附-脱附等方法对TEPA-MRM进行了表征,考察了不同条件对其吸附性能的影响。实验结果表明,酸碱预处理使RM的孔结构改善,有利于有机胺的负载。制备TEPA-MRM适宜的条件为:干燥温度60℃、预处理温度100℃、TEPA负载量20%(w)、吸附温度70℃,在上述条件下,TEPA-MRM对CO_(2)的吸附量为13.25 mg/g,相比改性RM提高了近15倍。经8次吸附-脱附循环后,TEPA-MRM吸附量仅下降18.3%。实现了CO_(2)捕集和工业固废RM资源化利用的双重目标。

甲醇对于PEI-SBA固态胺制备及其性能的影响

固态胺材料具有优异的二氧化碳(CO_(2))选择吸附性能,是一类潜在的CO_(2)捕集材料。作为一种重要的固态胺材料,SBA-15负载聚乙烯亚胺(PEI-SBA-15)由于原材料较为廉价且性能优异受到了大量的关注。PEI-SBA-15的制备过程需要采用甲醇溶剂,而溶剂使用量对于其CO_(2)吸附性能的影响尚无系统研究。系统研究了溶剂使用量对SBA-15负载聚乙烯亚胺的CO_(2)吸附性能的影响。研究结果表明,可以同时实现提升CO_(2)吸附性能和CO_(2)/N_(2)选择性和大幅降低甲醇的使用量。对于降低PEI-SBA-15的制备成本以及提升制备过程环保性具有重要意义。

固态胺二氧化碳控制系统中的CO_2浓缩技术研究

目的解决固态胺CO2 吸附方案应用到长期载人航天器座舱中所存在的CO2 浓缩与回收问题。方法根据CO2 在固态胺中的吸附与解吸基本原理 ,提出了解决CO2 浓缩与回收的技术途径 ,并设计了浓缩与回收装置。结果研制的浓缩系统能保证浓缩的CO2 平均浓度达到 95%以上 ,CO2 回收率在90 %左右。结论所设计的技术方案满足进入CO2 还原系统的要求。

固态胺CO_2控制系统试验结果与分析

目的考验固态胺CO2控制系统主要功能和性能指标是否达到设计要求,同时考核系统与舱内环境的匹配性及工作协调性。方法在逼近真实负荷条件下,在模拟试验舱内进行了15 d连续试验.测量并定时记录直接反映固态胺CO2控制系统对舱内大气与环境影响及控制的主要因素,通过这些因素的变化评价系统的性能。结果系统解吸的平均功率500 W,平均排湿量为46 g/h,3名乘员生活的舱内CO2浓度最高不超过0.6％,在所定的温、湿度控制条件下,舱内温度维持在25℃、相对湿度在45％。结论系统的性能基本达到了设计要求,流程改进方案合理,既实现了废热的合理利用,又满足了密闭舱内环境对系统的温、湿度的限制,系统无故障工作15 d,已具有进行长时间工作的品质。

利用固态胺连续捕集二氧化碳的双流化床实验研究

低温固态胺吸收剂分离CO2是一种非常有潜力的CO2分离技术,利用双流化床反应器实现连续高效CO2分离是此技术走向应用的关键。以商业硅胶颗粒为载体,以聚乙烯亚胺(PEI)为活性成分,通过浸渍法制备固态胺吸收剂,采用双流化床作为反应器,连续分离气体中的CO2。实验结果表明,所采用的双流化床反应器能够实现两反应器间固态胺颗粒的连续稳定循环,长期连续分离CO2的效率为84.4%;吸收反应器通入约1%的水蒸气后,捕集效率提高到约97%。

TEPA/Q-10固态胺的脱碳性能

引言 近年来随着全球变暖和气候变化,温室气体CO2的排放和控制日益受到人们的关注,CO2的捕集和封存（carbon capture and storage,CCS）技术是减排CO2的一种有效手段,其中CO2的捕集成本约占CCS总成本的75%。

潜艇舱室固态胺CO_2清除技术的基础理论分析

简述了国内外潜艇舱室CO2的清除方法,指出了固态胺技术将是未来发展的主要方向之一,分析了固态胺吸附与再生的理论基础,给出了成功应用该技术需要优先解决的系列问题。

固态胺二氧化碳去除系统中反应罐的设计

目的设计一种能满足长期载人航天器内固态胺吸附 /水蒸气解吸CO2 控制系统要求的反应罐。方法根据系统要求及固态胺本身特性 ,解决如下关键问题 :( 1 )额定的阻力损失需要减少床高与吸附、浓缩需要增加床高的问题 ;( 2 )有限的解吸热量与一定解吸温度保持的问题 ;( 3)微重力下如何适应固态胺的膨胀与收缩的问题。结果成功地实现了CO2 的吸附、解吸及浓缩 ,系统可控制座舱CO2 浓度在0 .5%以下 ,浓缩的CO2 浓度 >95% ,可直接进入CO2 还原系统 ,系统阻力低于 1 60mmH2 O ,解吸能耗降到 650W以下。结论设计的反应罐能满足微重力条件下固态胺二氧化碳去除系统的要求。

潜艇舱室固态胺CO_2清除技术的动力学分析

分析了潜艇舱室固态胺CO2吸附及水蒸气再生的反应机理,指出了CO2水合反应和水合CO2分解反应分别为吸附与再生过程的慢反应。在实际工况下,固态胺吸附CO2的速率受传质控制,水蒸气再生过程很快,其速率不是主要关注的问题。基于双膜理论及双电层理论,分析讨论了固态胺吸附传质过程,推导出了CO2总的传质速率方程,给出了影响速率的2个可调因素——温度及固态胺的含水量。

可再生固态胺纤维PPAM对CO_2的吸附性能

目的以聚丙烯纤维为基体,制备一种对CO2具有良好吸附性能的固态胺纤维PPAM,并探究其吸附性能。方法通过预辐照接枝制备PPAM,以红外、热重、元素分析及电子显微镜分析等手段表征PPAM的化学与物理结构及其稳定性。从胺化率、吸附温度等方面评价材料对CO2的吸附性能。结果高胺化率有利于PPAM材料对CO2的吸附。该材料在30℃下能达到最高吸附容量4.72 mmol/g。经过5次循环再生吸附后,吸附容量仍能达到初次吸附量的99%。结论 PPAM具有良好的热稳定性,对CO2具有高吸附容量和优异的循环再生性能,是一种理想的固态胺吸附剂。

固态胺材料的CO_2真空解吸动力学研究

目的研究固态胺材料的CO2真空解吸反应动力学。方法研究并比较了不同温度下固态胺材料的CO2真空解吸和氮气吹扫解吸反应。结果不同温度下的CO2真空解吸和氮气吹扫解吸反应均具有一级反应特征,反应速率常数随温度的提高而增大。本征反应活化能为54.29 kJ/mol,表观活化能为60.60 kJ/mol。结论较低的活化能有利于固态胺吸附剂在接近室温条件下解吸CO2。表观活化能略高于本征反应活化能显示系统中外扩散对解吸速率的影响不能完全忽略。

基于固态胺的CO_2和湿度综合控制装置性能试验研究

目的研制一套以固态胺作为吸附剂的CO_2和湿度吸附去除装置,实现载人登月飞行器中CO_2和湿度的综合控制。方法通过监测舱内CO_2浓度变化、反应装置吸附、解吸前后重量变化、反应装置进出口温度变化,考察不同试验条件下装置吸附、解吸CO_2和水的性能,以及影响装置吸附性能的因素。结果该装置能够同时去除舱内的CO_2和水蒸气,温度对装置的吸附性能有显著影响,降低入口气流以及反应装置内部的温度有利于CO_2的吸附,水的存在影响固态胺材料对CO_2的吸附。结论后续装置优化改进的方向为吸附时及时将热量导出,解吸时提高热能利用率,节省能耗。

固态胺吸附和解吸CO_2的数值模拟

目的建立固态胺吸附床吸附和解吸CO2的数值模型并进行计算机模拟验证。方法利用多孔介质吸附理论及平衡吸附压力的概念建立固态胺吸附和解吸CO2的动力学模型,用有限体积法建立吸附床吸附和解吸CO2的一维动态数值模型,并编写模拟程序。结果利用数值模拟程序模拟了固态胺吸附床吸附和解吸CO2的过程,得到了吸附和解吸过程中吸附床及出口参数变化的特点。结论定性地验证了模型的正确性,但需要通过与实验对照改进模型及参数,提高模拟的准确性。

密闭空间低浓度CO_2固态胺吸附剂长寿命评价

在密闭空间实际工况下,通过两组平行对照试验,考察了长时间吸脱附循环对固态胺材料CO2吸附性能的影响,对材料进行长寿命试验,并验证一年内固态胺材料性能的稳定性。结果表明,两组试验分别经过2128轮和2267轮吸脱附循环后,固态胺材料仍表现出良好的吸脱附稳定性。在长寿命试验条件下,两组吸附剂的CO2的吸附量维持在约28 mg·g-1,有机胺含量未见流失,活性胺含量比初始材料有所提高并不再降低,材料机械强度未受到影响。结果证明,高分子树脂基固态胺材料不仅能在室温条件下高效吸附CO2,且能在温和条件下实现CO2的解吸,在减少能耗的同时还有利于材料使用寿命的延长,适宜作为太空密闭空间中去除低浓度CO2的吸附材料,为航天员的生命保障提供技术支撑。

固态胺吸附解吸CO_2的性能研究

介绍了一种新型的CO2固体吸附剂——丙烯酸系弱碱性阴离子树脂,给出了该树脂的单程活性测试和寿命测试的方法和测试结果,讨论了影响树脂吸附能力的主要因素,对树脂使用30天后发生的变化进行了表征和分析。结果证明,该树脂表现出良好的CO2吸附能力和稳定性。

固态胺CO_2净化系统中的蒸汽发生器研制

目的研究蒸汽发生器中功率匹配与水汽分离的关键技术 ,设计、研制了蒸汽发生器装置 ,并对其进行试验、研究与讨论。方法通过对固态胺解吸过程进行热力学分析与实验 ,掌握解吸能量的分配规律 ,实现对设计功率大小的确定。利用表面张力的作用 ,研制了陶瓷芯体 ,实现水、汽分离 ,并根据总的要求设计了蒸汽发生器。结果实验证明所设计的蒸汽发生器满足了系统的要求 ,有效地实现了水、汽分离并与系统功率的匹配合适。结论研究的结果与方案正确 ,在实际的应用中切实可行。

潜艇舱室固态胺CO_2清除技术的化学热力学分析

依据有关文献提供的热力学状态函数值,分水蒸气再生和真空再生2种工况,近似计算了标准状态和实际状况下固态胺吸附与解吸CO2反应的平衡与程度,并讨论了温度、湿度和CO2分压等对其所产生的影响。

固态胺复合材料对CO_2吸附性能的研究探讨

目前,造成温室效应的CO_2气体对人类和自然环境所产生的负面影响和危害的问题已成为全球普遍关注的热点问题。针对于该问题所提出的研究和技术也不在少数,而近年来,出现了一种新型的CO_2吸附材料-固态胺,本文主要针对目前固态胺CO_2吸附材料的制备、吸脱原理和优劣势进行探讨研究,为今后新型的固态胺CO_2吸附材料的研究以及工艺设计等提供一定的参考依据。

微量有害气体对固态胺再生CO_2反应器性能影响模拟试验研究

目的研究载人密闭舱内空气中微量有害气体对固态胺再生CO_2反应器性能的影响。方法选取舱内6种典型微量有害气体,进行固态胺反应装置的吸附—解吸循环模拟试验,测试反应装置对二氧化碳吸附量的变化,以及对微量有害气体的吸附情况。并对循环试验后的固态胺材料进行红外光谱测试。结果经过30轮循环试验,结果表明固态胺反应器对6种微量有害气体有少量的吸附作用,但这对固态胺反应器吸附二氧化碳的性能基本没有影响,CO_2吸附量保持稳定。红外光谱测试结果也表明固态胺材料的官能团基本没有变化。结论座舱内微量有害气体对固态胺再生CO_2反应器的性能影响较小,正常情况下可以忽略。