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膜基CO_2捕集剂及其性能研究

嵇艳

  温室气体CO2的排放量随着社会的发展而增多,给气候和环境带来了一定的危害,因此,控制温室气体的排放显得尤为重要。 本文采用中和法和置换法合成了三种新型吸收剂离子液体[bmim][Gly]、[bmim][Ala]和[bmim][Lys],对其进行物性表征,讨论了不同合成条件下,反应物的产率,发现温度,合成时间及配料比对产物产率的影响较大。并对合成的三种氨基酸离子液体进行C02吸收及再生性能评价,数据分析结果表明[Bmin]Br的合成条件可控制在,合成温度为:50-90℃,合成时间为8-24h,配料比在1:1-1:1.1之间。氨基酸离子液体的合成时间在12-24h之间最佳。氨基酸酸离子液体对C02的吸收产生明显的影响,吸收负荷,吸收速率均远远大于氨基酸盐吸收剂。再生效率均达到100%。 将无机盐硼酸钾和哌嗪(PZ)作为活化剂添加于氨基乙酸盐溶液中,形成活化复合吸收剂,采用膜接触器装置,评价和比较了氨基乙酸盐和活化复合吸收剂捕集CO2的性能,对活化剂浓度、气液流速和操作温度等因素对总体积传质系数、传质通量和捕集率的影响进行了研究;并建立了传质通量的模型,对模型值和实验值进行比较。结果表明:活化复合吸收剂对CO2的捕集产生明显的影响,活化复合吸收剂的总体积传质系数高于氨基酸盐吸收剂,大约是氨基酸盐的1.3倍;活化剂浓度对传质通量的影响表明,少量活化剂的作用远比多量的活化作用大;活化复合吸收剂的捕集率远大于氨基酸盐吸收剂;模型模拟与实验数据趋势吻合,可以证实模型生效。模型模拟与实验数据的平均误差在16.5%以内。最大的误差低于25%。 在以上研究的基础上,将无机钾盐,钠盐,有机胺和三种离子液体[bmim][Gly]、[bmim][Ala]和[bmim][Lys],作为活化剂添加于二乙醇胺溶液中,形成活化复合吸收剂,采用膜接触器装置,评价和比较了二乙醇胺溶液和活化复合吸收剂捕集C02的性能,对活化剂浓度、气液流速等因素对总体积传质系数和捕集率的影响进行了探讨。结果表明:活化复合吸收剂对CO2的捕集产生明显的影响,活化复合吸收剂的总体积传质系数高于二乙醇胺吸收剂;活化复合吸收剂的捕集率远大于二乙醇胺吸收剂。并且钾盐的活化效果要高于钠盐的活化效果。氨基酸离子液体的活化效果非常明显。 在以上研究的基础上,引入吸收剂膜兼容性参数-离子强度。推导出离子强度和表面张力的关系式。提出兼容性吸收剂改性的原则。在此基础上,设计与高分子聚丙烯膜兼容的吸收剂组分。……   
[关键词]:二氧化碳;离子液体;膜接触器;复合吸收剂;传质系数
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:南京信息工程大学2011年