氨基修饰介孔TiO2吸附剂的制备表征及其CO2吸附性能研究(2)

菜单

2.1 实验药品与仪器 9

2.2 介孔TiO2的制备 10

2.3 介孔TiO2的改性 10

2.4 介孔TiO2的表征 10

2.5 CO2吸附性能测试 12

3 乙二胺修饰介孔TiO2的表征结果与分析 13

3.1 XRD分析 13

3.2 BET表征 13

3.3 FT-IR分析 15

4 MT-raw及MT-EN-n的CO2吸附性能 16

4.1 乙二胺负载量对吸附性能的影响 16

4.2 吸附温度对吸附性能的影响 16

4.3 水汽对吸附性能的影响 17

4.4 脱附温度对CO2脱附速率的影响 18

4.5 吸附剂的循环吸附-脱附性能 20

结论 21

致谢 23

参考文献 24

1 前言

1.1 研究背景与意义

近年来，温室效应引起的全球性气候变化已经成为人们高度重视的环境问题。温室气体主要有水汽、CO2、CH4、N2O、O3、氟氯烃等，CO2作为温室效应的最大贡献者，其在大气中的含量与日俱增，并在不断加剧全球气候和生态的恶化[1]。

目前，化石燃料的燃烧是CO2的主要来源，据国际能源署的报告，在现在及未来相当长一段时间内，煤、石油、天然气等化石能源仍将作为社会发展所需要的主要能源。统计数据显示，每年向大气中排放的CO2气体总量高达2×1010t[2]。一方面CO2气体的大量排放导致温室效应更加严重，另一方面，随着科学技术的快速发展，CO2已经被广泛应用于工业、农业、生物合成等领域，成为人们普遍关注的潜在碳资源。因而，对废气中的CO2的分离与捕集具有重要的经济和社会意义[3]。由于在分离过程中捕获最为核心，其成本也最高，为了减少CO2排放量及有效利用碳资源，各种高效、环保、节能的CO2捕获材料已成为当前各国研究的重点[4]。

目前所研究的碳捕捉技术主要有吸收分离法，吸附分离法，膜分离法，冷凝法。

1.1.1 吸收分离法

吸收法分离CO2的方法主要有物理吸收法和化学吸收法，物理吸收法就是采用对CO2溶解度大、选择性好、性能稳定的有机溶剂，通过加压使CO2溶解来完成捕获过程，然后降压进行CO2的释放和溶剂的再生；化学吸收法则主要采用碱性溶液溶解分离CO2，然后通过脱析分解分离出CO2气体同时对溶剂进行再生[5]。

吸收分离法在化工类已较为普遍和成熟，对CO2的捕获效果好，但由于溶剂再生耗能大，用于电力行业还是存在运行成本昂贵的问题[5]。

1.1.2 膜分离法

CO2 的膜分离法原理是在混合气体中CO2与其他组分透过膜材料的速度不同的基础上实现CO2与其他组分的分离，膜材料两侧的压力差是其过程推动力。膜分离具有装置简单，投资低，效率高等优点，并且具备在高温高压条件下分离富集CO2的潜力，但是难以用该方法得到高纯度的CO2[6]。

膜过滤分离CO2技术现已成为最受关注、研究最活跃的技术，研究发现，许多膜技术在其成本相对较低的情况下，还有很大的投资和运行能耗降低的空间，对于燃烧前脱碳工艺中的先进的膜过滤技术，投资成本就可能降低50%，运行能耗降低到75%；此外，膜分离法在高压环境工作，更有利于后续的封存，因此，膜分离技术将是未来CCS最重要的选择[7]。