化石燃料燃烧后的烟气中碳捕集技术被认为可在短期内有效减缓CO2的排放,其中以有机胺水溶液为代表的化学吸收法是最有工业应用前景的技术。非水吸收剂凭借沸点高、热容和挥发性小等优势,可以弥补水溶液溶剂损失大、再生能耗高、设备易腐蚀等缺点。有机胺在吸收CO2后会生成极性产物,微波加热具有对极性物质选择性加热的特点,被认为是一种有潜力的新型再生技术,然而这方面的相关基础研究目前比较缺乏。为探寻CO2非水吸收剂微波加热再生的可行性,本文对一系列三乙烯四胺(TETA)非水吸收剂进行了 CO2吸收和微波再生研究。通过综合考察各吸收剂的吸收容量、再生速率、再生容量、CO2回收率和再生能耗等性能,优选出适合微波再生的TETA/非水溶剂体系。在此基础上,探究了微波再生机理,研究了不同操作条件对再生性能的影响,并分别比较了微波和传导加热下的再生性能、TETA非水吸收剂和典型基准单乙醇胺(MEA)水溶液的再生性能,为TETA非水吸收剂的微波再生过程研究提供了必要的实验数据和理论基础。TETA非水吸收剂的C02吸收实验发现,TETA/乙醇等溶液体系在吸收CO2后会发生液固分相,相变的溶剂规律为:极性小于水且分子中含有的羟基数小于2个,或者羟基数大于等于2个但极性小于等于聚乙二醇200(PEG200)。溶剂分子中羟基的存在,促进了 TETA溶液对C02的吸收,非水溶液体系中TETA/PEG200吸收剂的CO2总吸收容量最高,为1.80 mol/mol TETA。根据溶剂挥发性、溶液吸收容量等因素,初步选取乙二醇、1,2-丙二醇、1,4-丁二醇(BDO)、二乙二醇、三乙二醇、PEG200、二乙二醇一甲醚、N,N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮这9种有机溶剂的TETA非水溶液体系,用于微波加热再生实验研究。微波加热实验表明,纯溶剂和吸收剂的微波加热速率主要受介电常数、黏度和热容的影响,介电常数越大、黏度和热容越小,微波加热速率就越快,而密度的影响则较小。微波单次和循环再生实验表明,TETA/BDO和TETA/PEG200吸收剂具有优异的再生性能和循环稳定性,在8次吸收解吸循环后,再生容量高达1.49和1.65 mol/mol TETA,C02回收率为86.18%和91.39%,合适的循环再生温度分别为1100C和1200C。微波辐射对吸收剂再生的影响主要是“热效应”,即吸收剂在吸收微波能量后,温度升高至产物分解的温度,导致CO2的再生释放。通过再生能耗的分析,发现在一定的溶剂黏度范围内(1.4-88.8 mPa·s,200C),吸收剂的循环再生能耗(EC)与溶剂的介电常数(ε’)存在较强的线性相关性,拟合直线方程为EC=81.556+0.926ε’。操作条件优化实验表明,在一定的范围内,微波功率(160-800 W)、胺浓度(0.3-2.2 mol/L)和溶液体积(100-500 mL)的变化,会影响吸收剂的C02回收率和再生能耗。当微波功率从160W增大至800 W、胺浓度从0.3 mol/L增大至1.5 mol/L、溶液体积从100mL增大至500mL时,再生能耗分别降低了 39%、75%和23%左右。通过与传导加热下的再生性能对比,发现TETA非水吸收剂的微波加热在再生速率、再生容量、CO2回收率、再生能耗和再生温度等方面均具有明显的优势,且微波加热更适用于吸收CO2后会分相的非水溶液体系。与传导加热下的基准体系30 wt%MEA水溶液的再生性能相比,在 480W、30wt%、100mL 的微波再生条件下,TETA/BDO 和 TETA/PEG200吸收剂的CO2回收率分别提高了 2.6和2.7倍,再生能耗则分别下降了 69%和76%。