基于雙極膜電滲析的氨法碳捕集與解吸技術(shù)研究.pdf

1、由近年來煤炭、石油、天然氣等化石燃料的大量使用所導(dǎo)致的溫室效應(yīng)已成為全球性的熱點(diǎn)問題，碳減排措施勢在必行。目前的碳捕集技術(shù)存在一些問題，比如初投資大、設(shè)備腐蝕和再利用困難等，因此研究低廉高效并且可循環(huán)再生利用的脫碳吸收與解吸技術(shù)是一項(xiàng)重要課題。
　　本實(shí)驗(yàn)利用自主設(shè)計(jì)的一套雙極膜電滲析系統(tǒng)對氨法脫碳富液的解吸進(jìn)行詳細(xì)深入的研究。在該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上，首先以單一成分的NH4HCO3溶液來模擬氨法脫碳富液，研究了進(jìn)料濃度、料液流量和解吸電流

2、對CO2解吸速率、解吸效率、電流效率和解吸能耗的影響。然后，考察了煙氣中 SO2、NOx和CO2與NH3·H2O的反應(yīng)機(jī)理以及雙極膜電解吸的機(jī)理，進(jìn)一步調(diào)整操作工況，探究了氨法脫碳吸收富液雙極膜電解吸的一般規(guī)律，并研究了(NH4)2SO3、(NH4)2SO4、NH4NO3、NaCl和NH4Cl等共存組分對脫碳富液CO2雙極膜電解吸的影響。其次，本文結(jié)合雙極性膜水解離特性以及電滲析工作基本原理，推測出雙極膜電滲析器中離子遷移的一般規(guī)律及機(jī)

3、理，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了上述推測。研究發(fā)現(xiàn)，NH4HCO3溶液的雙極膜電解吸最佳工況是NH4HCO3濃度在0.5M左右；料液流速為80L/h；電流密度為150A/m2。解吸比例為71.66％，解吸能耗低至2.21Kwh/kg-CO2。共存雜質(zhì)組分的種類、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、pH值和表面張力等對CO2的雙極膜電解吸均能產(chǎn)生一定影響。少量NaCl、NH4Cl和(NH4)2SO4成分的共存對吸收富液的電解吸是有利的，且對電解吸的影響程度為NaCl＞NH4C

4、l＞(NH4)2SO4；吸收富液中應(yīng)該極力避免(NH4)2SO3成分的存在；NH4NO3成分的共存對脫碳富液電解吸的影響不大。因此，有必要在脫碳前對煙氣中有害的氣體成分進(jìn)行控制，減少其對雙極膜電解吸性能和解吸液的理化特性帶來的不利影響。離子交換膜對相反電荷的離子有很大的阻滯作用，雙極膜可以將水解離出氫離子和氫氧根離子，除鹽過程中離子的遷移以直流電場作用下的定向移動為主，以濃差等擴(kuò)散作用為輔。最后，論文展望了該技術(shù)的發(fā)展前景。本研究旨在為