水蒸气对固体吸附剂CO2吸附机理及结构影响研究进展
徐玉凤1
张金鹏1
荆洁颖1
李文英2
1.太原理工大学 省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室,山西 太原 030024;太原理工大学 化学与化工学院,山西 太原,0300242.太原理工大学 省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室,山西 太原 030024
摘要：燃煤电厂烟气中的CO2 捕集是我国实现"双碳"目标的重要组成部分,其关键在于高效CO2 吸附剂的开发.然而,燃煤烟气中不可避免地会存在水蒸气等杂质气体,这些气体会对吸附剂的结构及CO2 吸附机理造成影响.因此,明确水蒸气对吸附剂结构和CO2 吸附机理的影响是开发高效、稳定吸附剂的关键.针对水蒸气对典型固体吸附剂(固体胺、活性炭、金属有机骨架、沸石、MgO和CaO基吸附剂)结构及CO2 吸附机理的影响进行了详述,归纳并重点总结了基于水蒸气的影响对吸附剂进行优化改性的方法.对于活性炭和沸石这类具有亲水性的吸附剂,水蒸气会与CO2 进行竞争吸附;对于金属有机骨架这类具有规则孔结构的吸附剂,水蒸气会破坏其结构,导致结构坍塌;对于固体胺类吸附剂,水蒸气会抑制其脱水反应和改变胺效率;对于MgO和CaO基吸附剂,水蒸气的存在会影响其比表面积和孔结构、CO2 分子扩散效率等.对吸附剂结构进行优化改性的方法包括水化再激活、水蒸气预处理、调控孔口尺寸和表面疏水改性等.其中水化再激活法工艺能耗大且会降低吸附剂的抗碎强度,调控孔口尺寸的方法适用于孔隙发达且可调的吸附剂,因而具有局限性;表面疏水改性法会使合成过程复杂化,增加生产成本.未来应深入探究基于水蒸气的影响对吸附剂进行优化改性的方法,通过工艺优化实现能耗的降低,通过添加增强材料、调控水化条件等增强吸附剂的抗碎强度.
关键词：水蒸气固体吸附剂CO2捕集CO2吸附机理吸附剂结构优化改性
分类号：TQ424(试剂与纯化学品的生产)
资助基金：国家重点研发计划(2024YFB4206102)山西省自然科学基金资助项目(202303021221019)中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2022ZFJH004)
论文发表日期：2025-10-31
在线出版日期：2025-11-20（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 156-168 )
英文信息