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温室效应是全球性的环境问题,CO2分离富集技术被认为是减缓气候变化的有效方法。在工业上,液态胺吸附法是最常用的CO2捕集方法,但由于再生能耗高、设备庞大以及腐蚀等问题,它的应用受到限制。为了解决这些问题,研究者研究了多种CO2的分离富集方法,主要分为溶剂吸收法、吸附法、膜分离法及冷凝法四种,其中,吸附法以其低能耗、低设备成本以及操作简便等优点而得到了广泛关注。
本实验以玻璃纤维为基体,用环氧树脂(EP)或环氧氯丙烷(ECH)作为交联剂,将聚乙撑亚胺(PEI)或者-乙醇胺(MEA)涂布在玻璃纤维上,制备了一系列胺基吸附纤维。通过红外光谱、热失重、偏光显微镜以及立体显微镜等方法对样品进行了结构性能表征。测定了不同原料比例、涂布质量、吸附温度、环境湿度以及吸附气体中CO2初始浓度对CO2吸附容量的影响,并探讨了该吸附纤维材料性能与结构的构效关系。
研究结果表明,聚乙撑亚胺比小分子的-乙醇胺更适合用于胺基吸附纤维的制备;而与环氧树脂相比,采用小分子的交联剂环氧氯丙烷更有利于提高胺基吸附纤维的CO2吸附容量,且适当的交联度可使该纤维在250℃左右保持热稳定。在饱和水蒸气存在的情况下,胺基吸附纤维的CO2吸附容量最高可达到4.12mmol-CO2/g-吸附纤维(13.56 mmol-CO2/g-PEI),胺基利用率为57%。该纤维不仅具有高的热稳定性,对CO2有高的吸附容量,而且在120℃左右即可实现再生。