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。

树脂基固态胺吸附剂室温下对低浓度CO_2的吸附性能研究

以大孔甲基丙烯酸酯吸附树脂为载体,聚乙烯亚胺(PEI)为有机胺,采用液相浸渍法制备出固态胺吸附剂,并研究了其在室温下对低浓度CO2的吸附行为.同时,利用氮气吸附、热重分析和扫描电镜表征了材料的物理化学性质,并采用热重法和固定床吸附法考察了材料的CO2吸附性能.结果表明,大孔树脂担载50%PEI(质量分数)时吸附性能最佳,对纯CO2的最大吸附量为175 mg·g-1;CO2的吸附行为由扩散动力学与吸附热力学共同决定,低温有利于提高吸附容量;吸附剂对400 ppm^15%浓度的CO2都具有优异的动态吸附性能,其中对400 ppm CO2的吸附量达到86 mg·g-1,对15%CO2的吸附量达到150 mg·g-1;湿度对吸附起促进作用,相对湿度为10%时,对400 ppm CO2的吸附量提高至139mg·g-1;吸附剂具有优异的循环性能,具有直接空气捕集CO2的潜力.

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。

固态胺吸附剂的CO_(2)诱导性失活难题研究进展

CO_(2)捕集与封存是实现碳达峰、碳中和目标的重要措施,贡献全行业15%的CO_(2)减排量.固态胺吸附剂具有CO_(2)选择性强、CO_(2)吸附量高、再生能耗低、对CO_(2)浓度要求低等优点,近十几年来被广泛研究,是一种极具应用潜力的CO_(2)捕集材料.通过对制备方式的改进、有机胺种类的拓宽以及基体材料的设计与开发,固态胺吸附剂的CO_(2)吸附性能得到显著提升.然而,固态胺吸附剂在CO_(2)气氛下再生时,会因大量形成尿素基团而产生CO_(2)诱导性失活,导致吸附剂无法循环多次使用,限制了其在CO_(2)捕集领域的工业化应用.本文对固态胺吸附剂的技术原理、CO_(2)诱导性失活过程、失活关键因素和失活形成机制进行总结;同时,归纳、梳理了固态胺吸附剂在抗尿素循环稳定性方面的相关研究,并且探讨了固态胺吸附剂在提高抗尿素循环稳定性方面面临的问题和可能解决的方案.

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。

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。

粉煤灰制备吸附剂捕集CO_(2)的研究

利用粉煤灰为原料,制备2大类可用于烟气中CO_(2)捕集的吸附剂。一类是沸石分子筛类吸附剂,利用水热合成法得到A型、X型等沸石分子筛吸附剂。一类是利用粉煤灰制备出适合的多孔载体,使用浸渍法得到固态胺类吸附剂。沸石分子筛对于CO_(2)主要是物理吸附,吸附容量169~223 mg/g,固态胺吸附剂是利用胺基与CO_(2)结合介于物理与化学吸附之间,吸附容量108~189 mg/g。实现将粉煤灰以废治废,即可以缓解粉煤灰对环境的影响,也能够实现碳减排,对社会和经济协调发展有利。

多孔炭的制备、改性及其在CO2吸附中的应用[摘要]

摘要：固态胺吸附剂由于具有高吸附性能和选择性的特点，在二氧化碳捕集领域得到了广泛的关注。尽管固态胺吸附剂载体的开发已获得较大的进展，但是，关于固态胺吸附剂捕集二氧化碳的系统性研究，包括二氧化碳在孔道内扩散的优化以及吸附性能的进一步提升，

低浓度CO_2捕集斜向紧凑微型流化床的设计及性能

为高效节能地利用固体吸附剂进行低浓度CO_2捕集,提出了一种低压降和高吸附剂利用率的新型斜向紧凑微型流化床(OCMFB)反应器.通过CO_2捕集实验,对OCMFB反应器与径向流固定床(RFFB)反应器、径向吸附器(RA)和流化床(FB)反应器的性能进行了对比研究.实验结果表明:与RFFB,RA和FB反应器相比,OCMFB反应器床道流化性和低进气速度的优势使压降最大降幅分别达到60%,56%和63%,CO_2穿透吸附时间分别增加了42%,35%和8%,饱和时间分别缩短24%,20%和15%;经过10次CO_2捕集循环后,OCMFB反应器与RFFB和RA反应器相比,吸附剂磨损基本相当,与FB反应器相比,吸附剂磨损明显减小;OCMFB反应器表现出比RFFB,RA和FB反应器更稳定的CO_2吸附性能.