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化石燃料的燃烧是引发大气中CO2浓度升高,进而导致全球气候变化的主要原因。碳减排的有效途径是在燃煤电厂推行碳捕集与存储技术。目前绝大多数碳捕集与存储技术仍处于研发阶段,开发新型高效的燃煤烟气碳捕集技术,掌握其反应机理和运行规律,对于实现碳减排具有重要的现实意义和工程实践价值。化学吸收法碳捕集技术是一种常用的燃煤烟气碳捕集技术。氨水作为吸收剂,具有成本低、吸收容量大、不易降解、对设备无腐蚀、再生能耗低和可实现多污染物联合脱除等优点。本文利用磁场和纳米颗粒强化氨水CO2吸收过程,并对该过程进行机理研究。具体研究内容和结果如下。首先研究了磁场和颗粒对氨水和CO2反应机理的影响规律。添加8mT磁场和1g/L纳米Fe3O4颗粒前后,CO2吸收都经历稳定吸收(脱碳效率恒定)和降速吸收(脱碳效率下降)两个阶段。稳定吸收阶段,以氨基甲酸铵生成反应为主,降速吸收阶段,以氨基甲酸铵水解反应为主。添加磁场和颗粒后,可使不同初始浓度(2%-3%)的氨水对应的稳定吸收阶段时长延长2-3min,脱碳效率提高1%-4%,最高温度提高0.3℃-0.9℃。添加颗粒和磁场前后,稳定吸收阶段结束时碳化度分别为0.45和0.55左右。在磁场作用下,纳米颗粒在溶液中的布朗运动和微对流运动加剧,液相分子的扩散阻力减小,氨分子更容易扩散至液膜,稳定吸收期延长。其次研究了磁场和颗粒对CO2传质过程的影响规律。TiO2、Fe3O4、A1203和SiO2四种颗粒都可以提高CO2体积总传质系数,前两者作用最强。单独添加0.2g/L,20nm Fe3O4颗粒可使体积总传质系数提高5.4%。单独添加40mT的磁场可使体积总传质系数提高4.8%。同时添加40mT磁场和0.2g/L、20nmFe3O4颗粒可使体积总传质系数提高13.0%。添加磁场和颗粒前后,体积总传质系数随氨水浓度、CO2浓度和烟气流量的变化趋势不会发生改变。随着氨水浓度的升高、CO2浓度的下降、以及烟气流量的下降,CO2体积总传质系数上升。温度低于35℃时,添加颗粒和磁场后CO2体积总传质系数较高,温度高于35℃时,无磁场和颗粒时体积总传质系数较高。添加磁场和颗粒能使相界面积得到提高。添加磁场和纳米颗粒提高了液相传质系数,减小气泡体积,增大了相界面积,通过以上两种方法提高CO2体积总传质系数。最后探讨了氨水联合脱除烟气中SO2和CO2的可行性。CO2对脱硫效率无影响,SO2浓度的提升则会导致脱碳效率的下降。当氨水浓度足够高时,SO2对脱碳效率造成的影响明显减弱。添加磁场和颗粒后脱碳效率得到提高。