基于功能化胺溶液的膜接觸器吸收CO2的研究.pdf

1、為了有效應(yīng)對(duì)環(huán)境惡化、發(fā)展低碳技術(shù)和低碳經(jīng)濟(jì)，控制和減少CO2的排放已成為世界各國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變暖一項(xiàng)重要戰(zhàn)略選擇。
　　本文首先以傳統(tǒng)醇胺類吸收劑和有機(jī)/無機(jī)酸類物質(zhì)為主要原料合成了六類新型功能化醇胺類離子液體，對(duì)其進(jìn)行初步理化性質(zhì)的測(cè)量，總結(jié)出其物理化學(xué)性質(zhì)及相應(yīng)趨勢(shì)的變化情況。對(duì)DETA甲酸鹽、TETA甲酸鹽、DETA乳酸鹽、TETA乳酸鹽進(jìn)行了光譜表征，從而推斷相應(yīng)的分子結(jié)構(gòu)。通過反應(yīng)產(chǎn)物的推斷和反應(yīng)機(jī)理的驗(yàn)證可以確定合成方法

2、的正確性，為進(jìn)一步探討各種醇胺類離子液體吸收性能的研究提供了基礎(chǔ)。
　　對(duì)已經(jīng)制成的離子液體通過化學(xué)吸收法進(jìn)行優(yōu)選對(duì)比，探究其對(duì)CO2的吸收性能和解吸性能。綜合吸收性能曲線和飽和吸收量的對(duì)比，得出功能化醇胺類離子液體的吸收性能排序?yàn)?TETA乳酸鹽＞TETA甲酸鹽＞DETA乙酸鹽＞DETA乳酸鹽;解吸性能排序?yàn)?TETA乳酸鹽≥TETA甲酸鹽＞DETA乙酸鹽＞DETA乳酸鹽。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，TETA乳酸鹽和TETA甲酸鹽對(duì)CO2氣體的吸

3、收效率在反應(yīng)的前1h內(nèi)基本上可達(dá)100％，其飽和吸收量的范圍為0.3～0.75 mol/mol，傳質(zhì)效率大約在2.8～6.0 mol/(m2·h)范圍內(nèi)，解吸溫度一般在40～80℃之間，較傳統(tǒng)吸收劑最大降幅為54.2％，新型吸收劑的吸收性能曲線整體優(yōu)于傳統(tǒng)醇胺類吸收劑。
　　研究了功能化胺離子液體的膜接觸器吸收CO2的過程，評(píng)價(jià)其CO2的吸收性能，探究反應(yīng)過程的各因素的影響和最優(yōu)參數(shù)。結(jié)果表明，CO2的脫除率隨氣體流速的增加逐漸減

4、小，隨著液體流速的增加而增加;而總傳質(zhì)速率隨著氣體流速、液體流速的增加逐漸增加。低濃度時(shí)，CO2脫除率和傳質(zhì)速率曲線隨著濃度的增加而上升;超過一定程度時(shí)，由于粘度的影響，吸收效率和傳質(zhì)系數(shù)有下降的趨勢(shì)。TETA乳酸鹽離子液體最適宜的濃度范圍為1.0 mol/L左右，對(duì)CO2的最優(yōu)脫除率可達(dá)到100％; TETA甲酸鹽離子液體最適宜的濃度范圍為0.6 mol/L左右，對(duì)CO2的最優(yōu)脫除率可達(dá)到99.5％。同時(shí)，在有關(guān)中空纖維膜接觸器分離回

5、收CO2的傳質(zhì)基礎(chǔ)上，分別對(duì)管程、殼程和膜的傳質(zhì)過程進(jìn)行了分析，用總傳質(zhì)系數(shù)計(jì)算方法對(duì)實(shí)驗(yàn)所涉及的各個(gè)因素趨勢(shì)進(jìn)行了估算，結(jié)果表明各個(gè)因素的影響趨勢(shì)與前面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。在吸收液濃度較低、流速較小時(shí)，液相分傳質(zhì)阻力占主導(dǎo)，因此液相傳質(zhì)過程是總傳質(zhì)過程的控制步驟。當(dāng)吸收液濃度較高、流速較大時(shí)氣相所占阻力分?jǐn)?shù)上升。當(dāng)吸收液濃度較低時(shí)，膜相傳質(zhì)阻力在總傳質(zhì)阻力中所占的比例隨液速的增加而明顯上升。當(dāng)吸收液的濃度較高時(shí)，膜相分傳質(zhì)阻力在總傳質(zhì)阻力