[所屬分類:行業(yè)動態(tài)] [發(fā)布時間:2024-9-23] [發(fā)布人:楊曉燕] [閱讀次數(shù):] [返回]

研究提出高效固體胺二氧化碳捕獲吸附劑設計新策略
作者：丁佳,嚴濤     來源：中國科學報
山東拓普生物工程有限公司  http://xhztyn.cn
近日，太原理工大學張國杰教授團隊開發(fā)出一種新型高穩(wěn)定性混合胺固體吸附劑，可提高固體胺吸附劑的二氧化碳吸附性能，該研究成果發(fā)表在Chemical Engineering Journal期刊上。
由于在未來幾十年，工業(yè)和制造業(yè)從傳統(tǒng)能源向更清潔的替代能源的過渡仍然具有挑戰(zhàn)性，因此從化石燃料發(fā)電廠捕獲二氧化碳對于實現(xiàn)碳中和至關重要。在各種碳捕獲技術中，燃燒后二氧化碳或因其方法成熟而脫穎而出。盡管液態(tài)胺吸收工藝已廣泛用于二氧化碳捕獲工業(yè)，但這種方法仍然存在高能耗和設備腐蝕等不可避免的問題。而固體胺吸附劑的開發(fā)避免了液態(tài)胺吸收工藝的缺陷，這種方法在二氧化碳分離技術中起著關鍵作用。其中，載體材料的選擇和所采用的有機胺是影響固體吸附劑吸附性能最主要的因素。如何選擇合適的有機胺，使其能充分發(fā)揮各自優(yōu)勢避免缺陷是值得考慮的重點問題。
團隊選擇聚乙烯亞胺為單一的固體胺吸附劑，在此基礎上混入不同比例的羥乙基乙二胺，從而制備出一系列新型二元固體胺吸附劑。通過比較純胺體系和二元固體胺體系的二氧化碳吸附性能差異發(fā)現(xiàn)，羥乙基乙二胺的加入有利于增強聚乙烯亞胺的分散性，從而提高聚乙烯亞胺的有效活性位點。在此基礎上通過密度泛函理論計算的手段從分子角度揭示了二元固體胺體系吸附性能強的根本原因是與聚乙烯亞胺相比，羥乙基乙二胺具有更強的質(zhì)子接受能力。因此其加入后可以降低總反應的活化能，進而利于吸附反應發(fā)生。然而，由于羥乙基乙二胺有限的再生能力，二元固體胺體系表現(xiàn)出較低的循環(huán)穩(wěn)定性。團隊通過繼續(xù)引入另一種有機胺（五甲基二亞乙基三胺），有效解決了二元固體胺吸附劑的循環(huán)穩(wěn)定性能。研究開發(fā)的新型三元胺固體吸附劑不僅提高了固體胺吸附劑的二氧化碳吸附性能，而且為二氧化碳吸附的基礎理論研究提供了一種全新的策略。
相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.155142
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