改性多孔双金属CO_(2)吸附剂的制备及其性能研究

随着环保要求的日益提高,煤制烯烃下游的烯烃聚合反应对原料越来越高的要求,二氧化碳的脱除受到越来越多的关注。本文采用二乙烯三胺(DETA)作为沉淀剂制备多孔铝-镁双金属载体,并将Na2CO3作为活性组分通过物理浸渍法负载到多孔载体上,制备出改性多孔双金属CO_(2)吸附剂。控制相同的评价条件,在固定床微反应器上对双金属CO_(2)吸附剂进行性能评价,通过对比CO_(2)吸附剂的穿透容量、饱和吸附量以及累计吸附量的大小,确定了CO_(2)吸附剂的最佳金属配比。

基于冰模板法的多孔地聚合物微结构及其对CO_(2)的吸附性能

【目的】研究冰模板法制备的多孔地聚合物对CO_(2)的吸附性能,从而提供一种制备CO_(2)吸附剂的新方法,进一步拓宽地聚合物的应用范围。【方法】以水玻璃、矿渣为基本原材料,利用冰模板法制备多孔地聚合物,通过压汞法和N2吸附/脱附法表征其孔结构,采用热分析仪研究其对CO_(2)的吸附性能。【结果】冰模板法制备的多孔地聚合物孔径呈三峰型分布,尺寸能从纳米到几微米再到几百微米变化,介孔结构呈现层状结构;多孔地聚合物对CO_(2)的吸附量达到4.07 mmol/g,吸附过程符合准二级动力学模型,其中物理吸附量和化学吸附量分别占总吸附量的7.28%和92.72%。【结论】与其他CO_(2)吸附剂相比,用冰模板法制备的多孔地聚合物具有较高的CO_(2)吸附量,其结合地聚合物本身耐高温和化学稳定性好的特性,可以实现在特定环境条件下的应用,是一种非常有潜力的CO_(2)吸附材料。

CO_(2)吸附强化CH_(4)/H_(2)O重整制氢催化剂研究进展

CO_2吸附强化CH_4/H_2O重整制氢是提供低成本高纯氢气和实现CO_2减排的方法之一。其中,催化剂和吸附剂是该工艺的重要组成部分,其活性与选择性制约了反应速率和产率,寿命长短关系到生产成本。综述了CO_2吸附强化CH_4/H_2O重整制氢催化剂和吸附剂的研究现状及存在的问题,机械混合的催化剂与吸附剂在反应过程中存在吸附产物包覆催化活性位点的问题,导致催化剂活性迅速下降。针对该问题,进一步探讨了不同结构双功能复合催化剂的结构特性、研究现状及其在循环-再生过程中存在的问题,核壳型双功能催化剂具有吸附组分与催化剂组分相对独立、催化组分分散分布和比表面积大等优点,在吸附强化制氢中有进一步研究的潜力。利用双功能催化剂的结构特点,实现反复循环再生过程中催化与脱碳反应的匹配,是推动CO_2吸附强化CH_4/H_2O重整制氢技术工业化发展的关键。

Li_(4)SiO_(4)基CO_(2)吸附材料研究进展与趋势

随着人类社会工业化进程的加快,温室气体排放量随之增加,导致温室效应加剧。在所有温室气体中,CO_(2)占比最多、贡献最大,被认为是引起全球变暖的主要因素。人为排放的CO_(2)主要来自工业生产过程中化石燃料的燃烧,为实现碳中和目标,除了推广清洁能源、提高能源利用效率和增加植物碳汇等措施外,对工业排放的CO_(2)进行捕集封存必不可少。目前限制CO_(2)捕集和分离工艺应用的主要因素是成本过高,为解决该问题,开发第2代低能耗固体CO_(2)吸附材料对推动工业源CO_(2)减排具有重要意义。Li_(4)SiO_(4)凭借较高的吸附容量、较低的再生能耗和成本在高温CO_(2)捕集领域具有良好的应用前景。为推进Li_(4)SiO_(4)材料在碳捕集、利用和封存(CCUS)工艺中的应用,综述了Li_(4)SiO_(4)基吸附材料的研究进展,介绍了不同合成方法及合成条件对Li_(4)SiO_(4)材料的影响,论述了材料的性能改性方法及其影响机制,归纳了近年来Li_(4)SiO_(4)材料的成型及应用技术,最后总结了目前Li_(4)SiO_(4)基吸附材料发展过程中面临的挑战并提出该领域的发展趋势。Li_(4)SiO_(4)吸附CO_(2)的过程可分为化学吸附和孔内扩散,其中扩散过程是Li_(4)SiO_(4)吸附CO_(2)的决速步骤,通过调控合成工艺可获得具有更小粒径及多孔结构的吸附剂材料,从而促进CO_(2)扩散过程。此外,利用碱金属盐负载也可改善吸附剂表面活性点位,从而提高其吸附动力学。对于材料成型应用,传统挤压造粒易造成Li_(4)SiO_(4)颗粒孔道结构破坏和比表面积降低,一般可通过模板支撑和造孔剂添加进行改善,对于成型材料还需合适的反应器及吸脱附工艺匹配,目前这些研究有待进一步优化。Li_(4)SiO_(4)基材料处于从基础研究向工程应用过渡的阶段,除了对吸附材料有更高活性及稳定性需求外,其规模化生产及成型、合成成本、吸脱附能耗、应用场景及捕集后CO_(2)的处理处置等也是亟待研究的重点方向。

煅烧沸石咪唑骨架吸附烟气CO_(2)促进节旋藻生长固碳

利用藻类生物捕集CO_(2)是一种很有前景的减排烟气CO_(2)的方法,但是烟气CO_(2)在藻液中停留时间短,向溶解无机碳的转化困难,限制了藻细胞的生长固碳。通过煅烧不同时间的锌沸石咪唑骨架来制备CO_(2)吸附剂,利用不饱和金属活性位点吸附CO_(2)并促进CO_(2)向HCOO_(3)^(-)的转化,为藻细胞的生长固碳提供充足的溶解无机碳。结果表明:煅烧6h得到的吸附剂拥有最大的比表面积和孔容积有利于CO_(2)吸附和转化,可提高藻液中HCOO_(3)^(-)浓度55.7%,使得钝顶节旋藻的光能利用效率在99.99%煤化工烟气CO_(2)条件下增加了2.43倍,培养时间从7天缩短至5天,生物质产量提高了74.7%,CO_(2)固定速率提高了93.7%,为微藻减排烟气CO_(2)提供了新思路。

铁基载氧体化学链水分解制氢耦合乙酸热分解试验

采用载氧体催化剂化学链直接分解水一步制纯氢,并将其与生物质热转化耦合,开发具有应用前景和经济性的制氢同时制合成气的新方法具有重要意义。探究金属螯合溶胶-凝胶方法制备掺杂Ce-Ni的铁基载氧体,以化学链水分解耦合乙酸热分解方式制取纯氢和富氢合成气,首先在氧化态载氧体作用下,乙酸催化热分解制取富氢合成气,载氧体被还原,实现了载氧体晶格氧的迁移,通过原位CO_(2)吸附实现热分解过程强化;其次是利用还原态载氧体与水发生铁-蒸汽过程制氢。研究发现,在乙酸催化热分解过程进行原位CO_(2)吸附强化,提高了合成气H2纯度并减少积碳。与无掺杂纯氧化铁与空白石英砂对照,掺杂适量的Ce与Ni的Fe基载氧体具有显著制氢作用,随Ce、Ni量增加,乙酸分解阶段CO_(2)和CO生成量减少,水分解阶段H2先增后降,最佳载氧体Fe、Ce和Ni组分物质的量比为100∶10∶3,加入相对于载氧体不同质量比的CO_(2)吸附剂均可有效降低合成气中CO_(2)与CO气体量,最佳质量比为1∶2,在该条件下合成气中H2体积分数提高了11.96%~26.17%,CO_(2)体积分数减少了22.85%~49.28%,CO体积分数减少了29.18%~34.05%,15次循环后载氧体仍保持较好的稳定性。