吸收CO2新型混合化学吸收剂的研究

以吸收剂吸收速率和再生程度为指标,在小型实验装置台上研究了3种混合吸收剂不同配比的吸收和再生特性,以确定其吸收剂主体和添加剂的合适配比.结果表明,在甲基二乙醇胺（MDEA）中添加哌嗪（PZ）,当混合吸收液CO₂负荷为0 .2 mol·mol^-1时,MDEA∶PZ=1∶0 .4（m∶m）混合液CO₂吸收速率比MDEA∶PZ=1∶0 .2（m∶m）混合液提高了约70％.再生40 min,PZ相对浓度为0的吸收液再生程度为91 .04％,PZ相对浓度为0 .2、0 .4和0 .8时,混合吸收液的再生程度分别降低为83 .06％、77 .77％和76 .67％.综合比较,MDEA∶PZ=1∶0 .4（m∶m）是该混合吸收液合适的配比,吸收速率和再生特性都有较好改善.在10％一级胺中添加2%三级胺既能保持高吸收效率,又能略微降低再生能耗.在10％二乙醇胺（DEA）中加入2％ 2-氨基-2-甲基-1-丙醇（AMP）,混合液表现出DEA/AMP混合吸收剂中较好的吸收和再生特性.3种配方中,在一级胺中添加少量三级胺吸收速率最高,二级胺和少量空间位阻胺混合吸收剂的再生性能最好.而综合吸收和再生2个指标,三级胺和中量活化剂的混合液有优势.     

膜吸收法脱除电厂模拟烟气中的CO2

以氨基乙酸钾、一乙醇胺和甲基二乙醇胺水溶液为吸收液,研究了聚丙烯膜接触器分离模拟烟气中CO₂的技术.分析了气液流速、吸收剂浓度、烟气CO₂浓度和吸收液CO₂负荷等对传质速率和脱除率的影响.结果表明:1mol·L^-1MEA在流速0.1m·s^-1,烟气流速0.211m·s^-1时,CO₂传质速率高达7.1mol·(m²·s)^-1;1mol·L^-1氨基乙酸钾在流速0.05m·s^-1,烟气流速0.211m·s^-1时,脱除率为93.2%;4mol·L^-1氨基乙酸钾在同样条件下脱除率达98%;而且在试验的较广烟气CO₂浓度范围内,氨基乙酸钾CO₂脱除率保持在90%以上.试验证明膜吸收法既适合目前最为普遍的PF和NGCC烟道气脱除CO₂,也是一种应用广泛、有良好发展前景的CO₂分离法.     

膜法氨水吸收脱除烟气中CO2的研究

以氨水为吸收剂,对聚丙烯中空纤维膜分离烟气中CO2进行了实验研究.结果表明:随着气体流量和入口CO2浓度的增加,CO2去除率下降而传质速率增加;随着氨水浓度和氨水流量的增加,CO2去除率和传质速率均显著增加,但当氨水浓度大于2.5 mol·L-1,吸收液流量大于80m L·min-1后,膜接触器对CO2去除率和传质速率基本保持不变;膜接触器连续运行15 d后其吸收性能显著下降,CO2去除率、传质速率、总传质系数均下降约40%~50%.接触角测量、SEM及XPS表征结果表明:随着操作的进行,聚丙烯膜在吸收液环境中接触角逐渐降低,疏水性减弱,造成膜孔润湿;同时碳酸盐在膜孔形成结晶,堵塞膜孔,使得传质阻力进一步增加,从而造成膜接触器吸收性能的下降.     

固定化碳酸酐酶在立式反应器催化吸收模拟烟气中CO2的实验研究

利用海藻酸钠包埋和戊二醛交联法固定碳酸酐酶,并在立式反应器进行了固定化酶吸收CO2的特性实验.实验结果表明:固定化酶的酶活力回收率是56.3%;固定化酶显著加快模拟烟气中CO2的吸收;载酶量小时,气体流量是影响吸收CO2效果的主要因素,气体流量增大,载酶量成为主要因素;气体流量增大,载酶量对反应终止p H的影响减小;载酶量增大,气体流量对反应终止p H的影响减小;气体流量增大,CO2吸收效率下降,载酶量提高,CO2吸收效率上升;气体流量为650 m L·min-1和载酶量为1 mg时,固定化酶催化吸收CO2效果显著;固定化酶具有较高的操作稳定性;SEM显示反应后的固定化酶表面出现大量形状不规则的小孔,空隙结构变得发达.     

外源盐对盐碱土壤CO2吸收的影响

为探明盐碱土壤CO₂吸收机理及影响因素,通过室内实验,利用外源盐调节土壤电导率（electrical conductivity,EC）,探究盐碱土壤CO₂吸收速率的变化趋势、累积吸收量和土壤EC之间的关系。结果表明：培养期间,土壤样品在36 h出现吸收现象,且EC值高的土壤达到CO₂吸收速率峰值时间短。回归分析显示,土壤CO₂累积吸收量随EC增加而增加（R²=0.8637）。单因素方差分析发现,不同电导率土壤,CO₂累积吸收量均具有显著差异（p＜0.001）。土壤EC是影响盐碱土壤CO₂吸收变化的重要因素,土壤EC值升高,增加盐碱土壤对CO₂的吸收速率和土壤CO₂累积吸收量。     

北京上甸子站大气CO2及δ13C(CO2)本底变化

基于北京上甸子站(SDZ)2007~2013年大气CO_2及2009~2013年大气δ13C(CO_2)瓶采样观测资料,筛分获得混合均匀且未受局地污染影响、具代表性的大气CO_2及δ13C(CO_2)本底数据.2007~2013年SDZ站大气CO_2年均本底浓度变化范围为385.6×10-6~398.1×10-6,年均增长率为2.0×10-6a-1;2009~2013年其大气δ13C(CO_2)年均本底值变化范围为-8.38‰~-8.52‰,年均增长率为-0.03‰·a-1.SDZ站2007~2013年的7~9月月均浓度最低水平均出现在2008年,且2007~2008年增长率仅为0.3×10-6a-1,推测主要源于2008年奥运期间北京及其周边省市节能减排措施实施导致碳排放量减少.SDZ站大气CO_2本底浓度季节变化最低值出现在8月,最高值出现在3月,季节振幅达到23.9×10-6;大气δ13C(CO_2)与CO_2季节变化特征大致呈镜像关系,其季节振幅为1.03‰.对SDZ站CO_2源汇的碳同位素"signature"(δs)研究表明,供暖季Ⅰ(01-01~03-14)和Ⅱ(11-15~12-31)的δs分别为-21.30‰和-25.39‰,推测主要源自化石燃料与生物质燃烧的影响;其植物生长季的δbio值为-21.28‰,推测主要来自植被活动的贡献.     

CO2泡沫混凝土碳封存潜力分析

CO₂捕集、利用与封存是碳中和技术体系的重要组成部分,混凝土在大规模吸收CO₂方面具有巨大的发展潜力.为了掌握CO₂泡沫混凝土的碳封存潜力,分析了CO₂泡沫混凝土的固碳机制,建立了CO₂泡沫混凝土固碳能力的数学模型,估算了CO₂泡沫混凝土的固碳和储碳能力.结果表明,CO₂泡沫混凝土碳封存能力的99%以上是由混凝土骨架的化学碳化方式完成的,而泡孔的储碳能力较弱;按照30%碳化率估算,我国每年生产的混凝土在全生命周期内的碳封存量平均为2.18亿t,超过大兴安岭林区森林1 a的碳汇;近5年,我国CO₂泡沫混凝土的碳封存潜力为5.80亿t ·a^-1,在煤电一体化矿区的固废和废气资源化利用方面具有很好的应用前景.CO₂泡沫混凝土在凝固前的稳定性是下一步要重点解决的技术难题.     

以粉煤灰为原料制备低温CO2吸附剂的工艺参数优化

利用高铝粉煤灰预脱硅液作为载体原料,通过使用胺基化合物对载体改性制备低温CO_2吸附剂.应用6 sigma中的工具,对制备工艺进行优化,得到理想的吸附剂,并对吸附剂样品进行表征.结果表明制备的CO_2吸附剂表现出良好的CO_2吸附性能.此类CO_2吸附剂具有吸附容量高(160 mg·g~(-1))、吸附速率快、对设备腐蚀低、成本低廉等特点,是一种极具工业应用潜力的CO_2吸附剂.     

大气14CO2的时空分异特征及其在化石源CO2示踪中的应用

大气CO₂中放射性碳同位素(¹⁴C)的水平可以反映化石源CO₂的影响程度,这对于评估我国目前化石源CO₂的排放状况和制定节能减排政策具有重要的指导意义。本文在概述大气¹⁴CO₂采样和分析方法的基础上,简要介绍了大气¹⁴CO₂观测的起源和主要的源汇过程,重点论述了大气¹⁴CO₂的时空分异特征及其驱动因素;阐述了化石源CO₂浓度的估算方法及¹⁴CO₂在国内外化石源CO₂示踪中的应用现状,并对大气¹⁴CO₂观测在我国化石源CO₂示踪中的应用前景进行了展望;旨在为我国正确地开展大气¹⁴CO₂的观测研究,深刻地理解特定区域大气¹⁴CO₂的时空分异特征和化石源CO₂的分布状况提供参考。     

水热溶剂对Cu/CeO2-TiO2催化CO2加氢制甲醇反应性能的影响

以高暴露（001）面锐钛矿TiO₂为载体,使用3种不同溶剂（甲醇、乙二醇和丙三醇）水热负载CeO₂,进而以CeO₂-TiO₂为载体采用硼氢化钠还原法负载Cu,合成Cu/CeO₂-TiO₂催化剂用于催化CO₂加氢制甲醇.XRD、SEM、BET、ICP-OES、XPS、H₂-TPR、EPR和CO₂-TPD等表征表明,以 甲醇/水为混合溶剂合成的CeO₂-TiO₂（CT-M）载体中CeO₂粒径较小、Ce³⁺浓度较高,更有利于Cu的负载与分散,形成紧密接触的三相界面;其负载Cu的催化剂CCT-M经焙烧、还原后形成的CuCeTi三相界面相互作用更强,可产生更多的表面Ce³⁺、氧空位和体相Ti³⁺,表面Ce³⁺、氧空位和体相Ti³⁺等缺陷有利于CO₂的吸附活化,较小粒径的Cu则可加速氢解离,因此,CCT-M具有更多的CO₂加氢反应活性位点,表现出最优的CO₂加氢产甲醇活性.     

基于碳捕集的富氧燃煤烟气联合脱硫脱硝试验研究

富氧燃煤烟气压缩液化CO2的高压低温工况为NO氧化为易溶于水的NO2提供了十分有利的条件.基于小型高压吸收试验装置,采用配制的富氧燃煤模拟烟气,在高压常温下进行了NO、SO2、O2与H2O的吸收反应试验.根据反应前后的气液产物分析,测定了不同组分比例与不同压力下混合气体中NO与SO2的转化率.NO氧化与吸收试验表明,NO转化为HNO3的比率随压力升高而增加,在0.5 ～2 MPa之间增加很快,在2 ～3 MPa之间增速趋丁平缓,压力达3 MPa以上时,90％以上的NO均转化为稀硝酸,且初始NO浓度越高,NO的转化率越大.混合气体中同时存在5O2与NO的联合吸收试验发现,只有少量的NO转化成了NO3-,SO2向H2SO4的转化率随压力升高而增加,初始SO2浓度越大,转化率越高.分析表明,SO2与NO同时存在时SO2先行转化为SO3,NO充当了催化剂,但SO2转化为SO3的一次转化率小于35％,反应酸液产物的多次循环能使SO2的转化率达到90％以上.建议的工艺流程中需采用两座吸收反应塔顺序脱除SO2与NO并回收稀酸溶液,有望在富氧燃煤发电捕集CO2系统中降低脱硫脱硝成本,部分地弥补富氧燃烧机组发电成本的增加.     

Synthesis, characterization and experimental investigation of Cu-BTC as CO2 adsorbent from flue gas

Porous Cu-BTC material was synthesized by the solvothermal method. Powder X-ray diffraction (PXRD) was used to test the phase purity of the synthesized material and investigate its structural stability under the influence of flue gas components. The thermal stability of the material was determined through thermal gravimetric (TG) analysis. Scanning electron microscopy (SEM) was employed to study the microstructure of the material. Cu-BTC was demonstrated not only to have high CO₂ adsorption capacity but also good selectivity of CO₂ over N₂ by means of packed bed tests. The adsorption capacity of Cu-BTC for CO₂ was about 69 mL/g at 22°C. The influence of the main flue gas components on the CO₂ capacity of the material were discussed as well.     

Probing the potential of polyester for CO2 capture

Global warming, the major environmental issue confronted by humanity today, is caused by rising level of green house gases. Carbon capture and storage technologies offer potential for tapering CO2 emission in the atmosphere. Adsorption is believed to be a promising technology for CO2 capture. For this purpose, a polyester was synthesized by polycondensation of1,3,5-benzenetricarbonyl trichloride and cyanuric acid in pyridine and dichloromethane mixture. The polymer was then characterized using FT-IR, TGA, BET surface area and pore size analysis, FESEM and CO2 adsorption measurements. The CO2 adsorption capacities of the polyester were evaluated at a pressure of 1 bar and two different temperatures（273 and 298 K）.The performance of these materials to adsorb CO2 at atmospheric pressure was measured by optimum CO2 uptake of 0.244 mmol/g at 273 K. The synthesized polyester, therefore, has the potential to be exploited as CO2 adsorbent in pre-combustion capture process.     

Influence of SO2 in incineration flue gas on the sequestration of CO2 by municipal solid waste incinerator fly ash

The influence of CO2 content and presence of SO2 on the sequestration of CO2 by municipal solid waste incinerator(MSWI) fly ash was studied by investigating the carbonation reaction of MSWI fly ash with different combinations of simulated flue gas.The reaction between fly ash and 100% CO2 was relatively fast;the uptake of CO2 reached 87g CO2/kg ash,and the sequestered CO2 could be entirely released at high temperatures.When CO2 content was reduced to 12%,the reaction rate decreased;the uptake fell to 41g CO2/kg ash,and 70.7% of the sequestered CO2 could be released.With 12% CO2 in the presence of SO2,the reaction rate significantly decreased;the uptake was just 17g CO2/kg ash,and only 52.9% of the sequestered CO2 could be released.SO2 in the simulated gas restricted the ability of fly ash to sequester CO2 because it blocked the pores of the ash.     

Toward rational design of amines for CO2 capture: Substituent effect on kinetic process for the reaction of monoethanolamine with CO2

Amines have been considered as promising candidates for post-combustion CO₂ capture. A mechanistic understanding for the chemical processes involved in the capture and release of CO₂ is important for the rational design of amines. In this study, the structural effects of amines on the kinetic competition among three typical products (carbamates, carbamic acids and bicarbonate) from amines + CO₂ were investigated, in contrast to previous thermodynamic studies to tune the reaction of amines with CO₂ based on desirable reaction enthalpy and reaction stoichiometry. We used a quantum chemical method to calculate the activation energies (E_a) for the reactions of a range of substituted monoethanolamines with CO₂ covering three pathways to the three products. The results indicate that the formation of carbamates is the most favorable, among the three considered products. In addition, we found that the E_a values for all pathways linearly correlate with pK_a of amines, and more importantly, the kinetic competition between carbamate and bicarbonate absorption pathways varies with pK_a of the amines, i.e. stronger basicity results in less difference in E_a. These results highlight the importance of the consideration of kinetic competition among different reaction pathways in amine design.     

离子液体[TETAH]+[BF4]--乙二醇混合体系吸收CO2的实验研究

以三乙烯四胺(TETA)为阳离子前驱体、氟硼酸(HBF_4)为阴离子前驱体制备多胺基离子液体[TETAH]~+[BF_4]~-,并与助溶剂乙二醇(EG)按一定计量比组成[TETAH]~+[BF_4]~--EG混合体系.实验考察了离子液体的浓度、吸收温度和气体流量等对该混合体系吸收CO_2性能的影响.结果表明,当[TETAH]~+[BF_4]~-的浓度为20%,吸收温度为15℃,气体流量为200 mL·min~(-1)时,该混合体系对CO_2的吸收容量达到1.50 mol·mol~(-1)(以每mol离子液体吸收的CO_2量(mol)计,下同);离子液体的浓度、CO_2流量和温度均会影响该混合体系达到吸收平衡的时间.同时,该混合体系对CO_2的吸收容量均高于[TETAH]~+[BF_4]~-和EG单独吸收CO_2的容量,这表明离子液体[TETAH]~+[BF_4]~-与助溶剂EG之间存在某种协同作用.另外,该混合体系具有良好的再生性能,在80℃的条件下经过5次吸收-解吸循环实验后的吸收摩尔分率为1.00 mol·mol~(-1),性能下降仅为33.3%.