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本论文的研究目的是采用实验研究方法,研究活性碳纤维吸附CO2性能,主要探索活性碳纤维的微观结构与吸附特性之间的关系,在此基础上采用加载乙醇胺的方法提高材料对CO2脱除性能,研究不同条件下新型固定化吸收剂对CO2的吸收和再生分离性能。
本文采用4种商业活性碳纤维为材料进行CO2吸附的实验研究。为考察材料的物理化学特性,分别采用N2吸附法、Raman光谱分析仪、扫描电镜等方法对活性碳纤维的孔隙结构、表面形貌和微晶结构进行了系统分析和表征。采用热重分析方法对活性碳纤维CO2吸附特性进行分析,研究表明,在实验研究温度范围(30～100℃)内活性碳纤维对CO2吸附是物理吸附过程,随着温度升高,吸附能力急剧下降；研究发现具有高微孔率的活性碳纤维具有高的CO2吸附能力；N2吸附测量的比表面积、孔径分布和孔容等参数不能直接反映活性碳纤维吸附CO2的性能；而活性碳纤维表面的晶体缺陷结构有利于CO2的吸附。
利用石英管固定床反应器系统,对活性碳纤维加载醇胺的固定化吸收剂进行了CO2脱除的系统实验研究。实验结果表明,加载MEA能显著提高材料对CO2脱除能力,50％MEA浓度为最佳加载浓度,75℃温度为最佳反应温度；随着CO2浓度的增高,CO2饱和吸收量呈线形增加关系；改变气体流量对CO2饱和吸收量没有影响,气体流量只是影响吸收反应的速度；混合气中O2存在条件下大大削弱CO2的脱除能力,NO对CO2脱除影响很小；对吸收剂解吸效果研究表明,在120℃、800 ml／min条件下解吸效果最佳；随着循环实验的进行,CO2吸收量逐渐减少,且相比第一次,第二次循环实验CO2吸收有显著降低,之后变化不明显。通过正交实验考察各因素对CO2吸收的影响程度,研究结果表明,各因素对CO2脱除影响程度为:MEA浓度>O2含量>反应温度>NO含量。