碳酸钾-三乙烯四胺复合溶液吸收模拟烟气中CO_2试验研究

本菲尔溶液在工业脱除二氧化碳中已获得较广泛的应用,但存在吸收速率差、再生负荷高等缺点。开发新型复合溶液成为目前研究热点。采用搅拌实验装置,研究不同配比的碳酸钾-TETA复合溶液对烟道气中二氧化碳的吸收和解吸性能,揭示了吸收速率、吸收容量与酸碱度、时间之间的内在联系,并对CO2从复合溶液中初始逸出温度、溶液再生温度、溶液再生率、再生前后溶液pH下降率进行了细致记录分析。实验结果表明:碳酸钾-TETA复合溶液配比为0.6∶0.4时吸收效果最佳,吸收量约为0.914mol/L;同时再生温度最低,为106℃;再生率最高,为96.7%。与相同配比的碳酸钾-MEA(一乙醇胺)、碳酸钾-DEA(二乙醇胺)、碳酸钾-DETA(二乙烯三胺)复合溶液相比具有一定再生优势。实验结果还表明碳酸钾-TETA复合体系之间存在正交互作用。     

双驱动反应器中热钾碱吸收二氧化碳的动力学研究

采用双驱动反应器研究了热钾碱吸收二氧化碳的反应动力学,根据双膜理论,应用CO_2-H_2O体系,实验首先对气相传质过程进行了研究,结果表明:当气相体积流量为80 m L·min~(-1)时,气相搅拌速度在100 r·min~(-1)时可认为气膜阻力消去.通过改变液相搅拌转速,研究了液相传质系数kL变化规律,获得了k_L的无因次关联式.根据热钾碱吸收CO_2反应机理,获得了宏观动力学方程,并结合溶液的非理想性,对速率方程中的浓度效应进行了校正,通过实验测定并进行了模型参数估值,各参数分别为:表观活化能E_(ob)=21.9308 k J·mol~(-1),表观反应级数n=0.1399,表观指前因子K'_0=1.1908×10~(-4)mol·m~(-2)·s~(-1)·Pa~(-1).在此基础上,通过计算获得了热钾碱吸收CO_2的本征动力学方程,各模型参数分别为:本征反应活化能E=59.57 k J·mol~(-1),指前因子k_0=2.1802×1011m~3·mol~(-1)·s~(-1).为进行整个过程反应机制的判断,计算了膜内转化系数γ,结果表明该值远大于2,可知CO_2吸收为快速反应过程,反应主要集中在膜内完成,并由此可知工业反应器选型应采用比相界面积较大的填料塔为优.     

硫酸盐化速率测定中影响因素的探讨

目前，测定硫酸盐化速率采用的是碱片———重量法。将用碳酸钾溶液浸渍过的玻璃纤维滤膜曝露于空气中，与空气中的二氧化硫、硫酸雾、硫化氢等发生反应，生成硫酸盐，测定生成的硫酸盐含量，计算硫酸盐化速率。下面，我们就对碱片制备、样品采集和实验室分析过程中一些可...     

位阻胺混合甘氨酸盐溶液吸收CO2的研究

在双搅拌反应釜中研究了位阻胺2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)与甘氨酸钠(SG)混合溶液吸收CO2的性能.实验温度293~313K,混合溶液的浓度为AMP(1.5kmol/m3)+SG (0.2,0.4,0.6,0.8kmol/m3),SG浓度每增加0.2kmol/m3,200min内的平均吸收速率分别提高11.47%,10.07%,9.18%和5.33%.与AMP单一溶液相比,混合溶液在200 min时的吸收容量增加了11.5%~41.1%.在293~313K,吸收速率随温度上升而提高.使用加热的方法进行再生实验,得到1.5 kmol/m3 AMP + 0.6 kmol/m3 SG混合液的最适再生温度为378K.AMP + SG混合溶液的再生效率高于单一SG溶液及AMP + MEA/DEA混合溶液.     

N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪-H2SO4水溶液吸收SO2动力学

在鼓泡式反应器中,以N,N’-二(2-羟丙基)哌嗪(HPP)-硫酸水溶液为吸收剂,利用初始速率法探讨了SO2吸收反应动力学.结果表明:HPP-H2SO4水溶液吸收SO2为快速反应;吸收速率NA随着SO2进口体积浓度yA和吸收剂浓度CN的增大而增大,随着吸收温度T的升高而降低;吸收速率对CN是0.5级反应,对yA为0.85级反应.同时,建立了HPP-H2 SO4水溶液吸收SO2的吸收速率NA与CN、yA及T之间的经验关系式,发现该经验关系式的预测值与实验值符合较好,可用于工程设计计算.     

合成氨车间二氧化碳放空噪声的防治

我厂合成氨车间脱碳岗位采用氨基乙酸热钾碱加压吸收二氧化碳,减压升温再生。解析出来的气体主要是二氧化碳和水蒸汽,经空气冷却后排放。其排放量为每小时一万多立方米,排放管径为Φ326mm,排放高度为20m。本装置自1973年投产以来,一直是每小时向大气排放一万多立方米的二氧化碳与水蒸汽的混合气。由于气量大,排放高度低,     

关于重量法测定硫酸盐化速率的不确定度分析

碳酸钾溶液浸渍过的玻璃纤维滤膜曝露于空气中,与空气中的二氧化硫、硫酸雾、硫化氢等发生反应,生成硫酸盐。测定生成的硫酸盐含量,计算硫酸盐化速率。不确定度的来源主要包括:样品重复性分析、电子天平称量等。评定结果为硫酸盐化速率的不确定度(2.90±0.06)(SO3),mg/(100cm2碱片·d),k=2。     

两种国标方法测定大气中二氧化硫的比较研究

国标方法中环境空气中二氧化硫的测定方法主要有甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法和四氯汞盐吸收-副玫瑰苯胺分光光度法.对国标方法中两种副玫瑰苯胺分光光度法测定环境空气中二氧化硫所用的两种吸收液(四氯汞钾、甲醛)的吸收效果及方法的准确性、精密度等条件作了比较试验.结果表明,采用甲醛溶液作吸收液与四氯汞钾溶液作吸收液相比,吸收效果、精密度和准确度更好,测定的检出限低.用甲醛溶液做吸收液,除了上述优点外,还可避免使用大量的汞盐,有利于环境保护.     

自然型氨基酸及其钾盐的 CO2吸收和再生特性

在CO2吸收过程中,选择具有不挥发和不发生氧化降解特性的氨基酸盐吸收剂有助于降低吸收剂损失和减轻环境污染风险,故本研究以CO2吸收速率和再生速率为指标,对L-精氨酸和精氨酸钾（PA）吸收剂的CO2吸收性能和常压下热再生性能进行了实验分析,并研究了吸收剂质量分数、反应温度及吸收-再生循环次数对CO2吸收特性的影响,同时还与乙醇胺（MEA）、二乙醇胺（DEA）和三乙醇胺（TEA）进行了对比分析.结果表明,在实验的质量分数范围内,PA具有最高的CO2吸收速率和吸收能力,分别为24.5×10-3mol.（L.min）-1和1.99 mol.mol-1,比相同质量分数的MEA高2.1%和290.2%.温度影响结果表明,40℃时PA和MEA的CO2吸收速率均高于其他实验温度.相同再生条件下,PA的贫液CO2负荷要略高于MEA,但PA的再生程度可达72.8%,比MEA高19%.同时,3次＂吸收-再生＂循环之后,10%PA的CO2吸收能力仍可保持在1.03mol.mol-1,比10%MEA高255.2%.实验结果也表明,L-精氨酸具有较强的CO2吸收能力,其CO2吸收速率与同质量分数的DEA可比.     

偶氮染料4BS光解动力学和总氮脱除的初步研究

采用单独紫外光氧化降解偶氮染料直接耐酸大红(4BS),研究了不同因素对4BS光解效果的影响,并初步考察了光解对4BS溶液总氮的去除效果. 结果表明,单独紫外光氧化法对4BS及溶液中的总氮有一定的去除效果. 在非强碱性条件下,4BS的光解过程符合准一级反应动力学模型. 速率常数随紫外光强的增强而增大,并且与初始ρ(4BS)呈负相关关系. 溶液pH是影响光解反应的重要因素,速率常数随pH升高而增加显著,强碱性条件下光解速率最快. 光解对溶液中总氮的去除分为三步,含氮结构的发色基团易吸收紫外光,在反应初期被降解而生成气态含氮物,生成的中间产物比较稳定,需要经过一段时间的能量积累才能继续降解,从而总氮的去除率再次升高.      

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。     

粉煤灰用于碳捕集、利用及封存的研究进展

总结了国内外粉煤灰用于CO₂捕集、利用和封存的不同技术研究进展,同时对今后的研究和机遇进行了展望.粉煤灰自身可通过直接干式、半干式、湿式和间接方法对CO₂进行矿化捕集封存,在CO₂矿化的同时降低粉煤灰自身重金属的浸出,并且矿化后的粉煤灰因有效降低游离CaO和MgO的含量而更适合于制作混凝土添加剂.粉煤灰也可制成活性炭、沸石和多孔二氧化硅等产品,并对CO₂进行物理吸附捕集,制成产品的类型主要取决于粉煤灰自身的成分组成和理化性质.在CO₂利用方面,粉煤灰除了可拓展建材的利用途径外,还可制作CO₂多种化学工艺所需催化剂或催化剂载体,以及制作新型材料拟薄水铝石等.我国“双碳”目标的提出及燃煤电厂粉煤灰自身的理化特性为粉煤灰提供了一条新的综合利用途径.     

草粉担载Na2CO3可逆脱硫吸附剂的制备及脱硫活性

通过浸渍方法,制备了5%～90%(质量分数)担载量Na₂CO₃/草粉脱硫剂.实验结果表明,较小的草粉粒度(≤0.28mm)和较低的气体流量(40mL/min)有利于SO₂脱除,但是脱硫温度(70℃～300℃)对脱硫效果影响不大.利用XRD,SEM,ATR-IR等分析手段,研究了草粉改性Na₂CO₃脱硫吸附剂的机理.实验证明:改性Na₂CO₃吸附剂高效脱硫的机理主要在于吸附剂表面结构的无定形态,因而具有比较大的比表面积(12.14m²/g)和孔体积(0.093cm³/g).     

小浪底水库影响下的黄河花园口站和小浪底站pCO2特征及扩散通量

于2011年11月至2012年10月在黄河小浪底站和花园口站进行连续采样分析,根据亨利定律计算出表层水体二氧化碳分压(p CO2),研究了在小浪底水库"水沙调控"的影响下黄河花园口站和小浪底站表层水体p CO2特征及水-气CO2通量.结果表明,在小浪底水库正常调度期间,小浪底站表层水体p CO2在82~195 Pa之间,花园口站表层水体p CO2在99~228 Pa之间,且花园口站表层水体p CO2均高于同期的小浪底站;在小浪底水库调水调沙期间,两个水文站均表现为水库泄水期间的表层水体p CO2明显低于水库排沙期间的表层水体p CO2.无论是在小浪底水库正常调度期间还是在调水调沙期间,两个水文站表层水体p CO2均与DIC含量呈现显著的正相关关系.8、9月Ep CO2/AOU的比值高于生物好氧呼吸作用控制水体p CO2的理论下限0.62,因此8、9月生物好氧呼吸作用对水体p CO2的贡献比较明显.从全年来看小浪底站和花园口站平均水-气CO2扩散通量分别为0.486μmol·(m2·s)-1和0.588μmol·(m2·s)-1;在水库正常调度期间花园口站水-气CO2扩散通量明显高于同期的小浪底站;在小浪底水库调水调沙期间两个水文站均表现为水库泄水期间的水-气CO2扩散通量明显低于水库排沙期间的水-气CO2扩散通量.     

新安江水库二氧化碳排放的时空变化特征

新安江水库是我国华东地区最大的水库,面积580 km2,平均深度30 m,水库水体处于中贫营养状态.为了研究新安江水库中CO_2排放的时空变化特征,2014年12月至2015年12月采用静态浮箱法收集水库表面以分子扩散方式排放的CO_2,使用气相色谱仪分析CO_2浓度.结果表明,新安江水库CO_2排放通量从上游入库河流[(120.39±135.41)mg·(m~2·h)~(-1)]至库区主体[(36.65~61.94)mg·(m~2·h)~(-1)]呈下降趋势,而大坝下游河流中CO_2排放通量[(1 535.00±1 447.46)mg·(m~2·h)~(-1)]显著增加,约分别是上游入库河流和库区主体的13倍和25~42倍.但随着与大坝距离增加,大坝下游河流中CO_2排放通量显著下降,如7 km处的CO_2排放通量仅为出库水体处的20%.在库区主体中,CO_2排放通量具有明显的季节变化:CO_2排放通量在秋、冬季时为正值,最大值出现在冬季(12月或1月),说明此时库区表层水体是CO_2排放源;而CO_2排放通量在春、夏季为负值,最小值出现在春季(3、4或5月),说明此时库区表层水体是CO_2吸收汇,这可能与春、夏季时水体中藻类繁殖有关.所以,在调查水库表面CO_2排放时,应对水库的上游入库河流、库区主体和坝下河流进行全面长期的观测,才能避免低估水库中CO_2排放总量.     

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.     

香溪河库湾春季pCO2与浮游植物生物量的关系

测定了春季香溪河库湾的水温(WT)、pH、HCO3-浓度、溶氧(DO)及叶绿素a(Chl-a)浓度等参数.根据化学平衡和亨利定律计算二氧化碳分压(pCO2),以薄层扩散模型计算碳通量.结果表明,香溪河库湾春季表层水体pCO2在8.34～168.70μatm间波动,平均为49.01μatm.空间上,pCO2自上游到河口呈明显上升趋势,Chl-a浓度则逐渐下降.时间上,昼夜pCO2在74.43～168.70μatm间波动,平均为117.92μatm,Chl-a浓度在2.22～4.55 mg.m-3之间,平均为3.04 mg.m-3.香溪河库湾春季表层水体pCO2与Chl-a浓度之间存在极显著的负相关关系(r=-0.844,P<0.01),浮游植物光合作用是pCO2的主要影响因子.香溪河库湾春季是CO2的汇,CO2吸收速率为-35.17 mmol.(m2.d)-1.     

金鱼藻对14CO2的吸收和积累动态

为了探明14CO2(14C)在环境中的行为,采用同位素示踪技术研究了金鱼藻对14CO2的吸收和积累动态,并探讨了金鱼藻作为监测大气14CO2污染指示植物的可能性.结果表明,生长在水中的金鱼藻会通过某些途径吸收空气中14CO2并形成积累趋势,吸收途径主要是金鱼藻通过光合作用从水体中吸收游离14CO2和H14CO3-.金鱼...     

植被收割对滨海湿地沉积物中CO_2和N_2O释放的影响

为了揭示冬季滨海湿地植被收割对其沉积物中温室气体释放的影响,以长江入海口典型滨海湿地——崇明东滩为研究对象,观测季节性(冬季)植被收割(分别于收割后第0天、第10天、第30天、第60天采样)与不收割条件下芦苇(Phragmites australis)、米草(Spartina alterniflora)、芦苇-米草交互带和光滩沉积物中CO2与N2O的释放特征.结果表明:1米草和芦苇-米草交互带植被收割并未增加沉积物中CO2的释放(P0.05),但芦苇收割可能会增加N2O的释放(P0.05),说明植被收割对湿地沉积物中CO2和N2O释放的影响与植被类型密切相关.2与芦苇带相比,米草和芦苇-米草交互带沉积物中CO2累积释放量分别高出12%~57%和17%~43%,但芦苇植被覆盖下沉积物中N2O累积释放量分别比二者高出11%~81%和8%~95%.可见,米草和芦苇-米草交互带沉积物碳的呼吸损失明显高于芦苇带,但芦苇植被覆盖下沉积物中N2O逸失量相对较高.34种植被类型下,沉积物中N2O累积释放量为0.1~0.4 mg/kg,CO2累积释放量则高达1 024~2 645 mg/kg.因此,冬季滨海湿地植被收割不会显著增加N2O的温室效应,但选择性收割米草有望减少沉积物碳的呼吸损失.     

Sulfur evolution in chemical looping combustion of coal with MnFe2O4 oxygen carrier

Chemical looping combustion （CLC） of coal has gained increasing attention as a novel combustion technology for its advantages in CO2 capture. Sulfur evolution from coal causes great harm from either the CLC operational or environmental perspective. In this research, a combined MnFe2O4 oxygen carrier （OC） was synthesized and its reaction with a typical Chinese high sulfur coal, Liuzhi （LZ） bituminous coal, was performed in a thermogravimetric analyzer （TGA）-Fourier transform infrared （FT-IR） spectrometer. Evolution of sulfur species during reaction of LZ coal with MnFeaO40C was systematically investigated through experimental means combined with thermodynamic simulation. TGA-FTIR analysis of the LZ reaction with MnFe2O4 indicated MnFe2O4 exhibited the desired superior reactivity compared to the single reference oxides Mn304 or Fe203, and SO2 produced was mainly related to oxidization of H2S by MnFe2O4. Experimental analysis of the LZ coal reaction with MnFe2O4, including X-ray diffraction and X-ray photoelectron spectroscopy analysis, verified that the main reduced counterparts of MnFe2O4 were Fe304 and MnO, in good agreement with the related thermodynamic simulation. The obtained MnO was beneficial to stabilize the reduced MnFe2O4 and avoid serious sintering, although the oxygen in MnO was not fully utilized. Meanwhile, most sulfur present in LZ coal was converted to solid MnS during LZ reaction with MnFe2O4, which was further oxidized to MnSO4. Finally, the formation of both MnS and such manganese silicates as Mn2SiO4 and MnSiO3 should be addressed to ensure the full regeneration of the reduced MnFe2O4.