CO2空氣捕集與轉(zhuǎn)化利用的耦合研究.pdf

1、空氣捕集CO2是一門新興的CO2捕集技術(shù)，相較于傳統(tǒng)的煙氣捕集，它有其鮮明而獨(dú)特的優(yōu)勢。它不僅不受時(shí)間和地域的限制，而且可以靈活的和一些低濃度CO2利用方式相結(jié)合，如農(nóng)林作物、CO2養(yǎng)護(hù)混凝土等。濕法再生空氣捕集技術(shù)，由于該技術(shù)吸附材料成本低，且再生過程中只需增加水分含量即可實(shí)現(xiàn)吸附劑的再生，能耗小，無污染，不會對系統(tǒng)造成腐蝕，有良好的應(yīng)用前景。
　　空氣捕集雖然優(yōu)勢明顯，但其富集的的CO2濃度不高。那么如何對低濃度CO2進(jìn)行利用

2、，并且建立空氣捕集與CO2利用單元的耦合系統(tǒng)。針對上述關(guān)鍵問題，本文將以濕法再生空氣捕集技術(shù)的膜材料作為研究對象，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行研究并取得相應(yīng)的研究成果。
　　研究了膜材料的基本性質(zhì)，包括膜材料的電荷密度、表觀特征以及自然狀態(tài)下的失水特性。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)膜材料的微孔結(jié)構(gòu)有助于吸附空氣中的CO2。在相對濕度73％，溫度25℃的自然環(huán)境中失水，能在2小時(shí)恢復(fù)至近初始狀態(tài)。通過解吸附平衡實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度越高，CO2分壓力越低的情況下，

3、解吸附速率越快，相應(yīng)的平衡常數(shù)K減少。當(dāng)系統(tǒng)的CO2分壓力越高的時(shí)候，解吸附越不完全，意味著材料的利用率低。在動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中，隨著溫度的升高，吸附動(dòng)力學(xué)常數(shù)ka與解吸附動(dòng)力學(xué)常數(shù)kd都增大。熱力學(xué)平衡實(shí)驗(yàn)和動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中，都有效地驗(yàn)證了Langmuir模型能夠非常準(zhǔn)確地描述膜材料解吸附過程。
　　研究了植物吸收CO2動(dòng)力學(xué)研究中，當(dāng)光照強(qiáng)度達(dá)到80000lux附近的時(shí)候，此時(shí)再增大光照強(qiáng)度，獲得的收益就會驟減，光強(qiáng)提高至100000l

4、ux影響就微乎其微，這對于不同生長期的生菜都適用。在該植物生長過程中，配置1000ppm濃度左右的CO2氣肥是最適范圍，過低則影響吸收速率，過高則會使CO2利用邊際效應(yīng)下降。在此基礎(chǔ)上提出了一個(gè)耦合方案的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)對解吸附單元的解吸附溫度和出口濃度進(jìn)行優(yōu)化，并給出了能耗和成本分析。
　　研究了剩余水灰比，溫度，壓力等基本參數(shù)對CO2養(yǎng)護(hù)混凝土過程中的影響，發(fā)現(xiàn)剩余水灰比對CO2養(yǎng)護(hù)混凝土的影響最大，實(shí)驗(yàn)條件下的最適剩余水灰比為0.