改性炭凝膠吸附低濃度二氧化碳及電解吸性能

斯文婷, 符 玲, 楊 彬, 朱京科, 雷樂成

(浙江大學(xué) 化學(xué)工程與生物工程學(xué)院, 浙江 杭州 310027)

1 引 言

近年來，隨著人類工業(yè)化進(jìn)程的加快，包括CO2在內(nèi)的溫室氣體排放量逐年上升，導(dǎo)致溫室效應(yīng)日益加劇[1]，在密閉環(huán)境(如太空艙、潛艇等)中CO2的累積損害人體健康。為了緩解溫室效應(yīng)，保障密閉環(huán)境中作業(yè)人員的健康，利用各項技術(shù)去除CO2具有非常重要的意義和研究價值。大氣和密閉空間中CO2濃度屬于低濃度范圍，其濃度值遠(yuǎn)低于工業(yè)企業(yè)排放的煙道氣，因此捕集(或去除)方法存在一定的區(qū)別。

常見的CO2捕集分離技術(shù)包括吸收分離法[2]、吸附分離法[3]、膜分離法[4]等。固體吸附劑具有吸附量大且吸附速率快，選擇性高，易再生，使用周期長等優(yōu)點，因此成為近年來研究的熱點[5-6]。多孔材料包括分子篩、碳材料和MOFs材料均具有較好的CO2吸附性能，是較為常見的CO2固體吸附劑，利用有機(jī)胺對多孔材料進(jìn)行理化性質(zhì)調(diào)控，可以進(jìn)一步提高材料的CO2吸附性能。

根據(jù)CO2吸附的特性，固體吸附劑常用再生方法包括變溫吸附(temperature swing adsorption, TSA)、變壓吸附(pressure swing adsorption, PSA)、變真空吸附(vacuum swing adsorption, VSA)、變電吸附(electric swing adsorption, ESA)，還包括最近興起的濕法再生[7]和變電容吸附技術(shù)等。為了提高解吸效率，文獻(xiàn)報道了一種新穎的快速電解吸技術(shù)[8]，即變電吸附，它是利用吸附劑具有的導(dǎo)電性，采用直接在吸附劑兩端通電或電磁誘導(dǎo)產(chǎn)生焦耳熱的方式加速CO2脫附，它實際上是變溫吸附技術(shù)的改進(jìn)，具有升溫效率高、能耗低、能量利用率高、循環(huán)周期短、不引入其他雜質(zhì)等優(yōu)點[9]。……