第４１卷第２期 化学工程 Ｖｏ１．４１ ＮＯ．２ ２０１３年２月 ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ（ＣＨＩＮＡ） Ｆｅｂ．２０１３ 水对胺改性吸附剂吸附分离ＣＯ２的影响 张中正 ，汤娇娣。，苏伟 ，孙艳 （天津大学１．化工学院；２．理学院，天津３０（ 摘要：针对燃煤电厂烟道气中ｃｏ：的捕集，采用变压吸附法，从穿透时间、吸附量、分离因子、氨基利用率等方面研 究了ＴＥＡ（三乙醇胺）负载率对胺改性硅胶吸附分离ＣＯ 的影响，并进一步考察了胺改性吸附剂中含水量对ＣＯ： 分离性能的影响。结果表明：ＴＥＡ改性硅胶对ＣＯ 的选择性增强，ＴＥＡ负载率越高，分离因子越大，ＴＥＡ负载率为 ０．８时的分离因子为３．８６，是无负载时１．７倍；水的存在能大幅度增强ＣＯ 的吸附，水负载率越高，分离因子越大， 水负载率为０．３５时的分离因子高达２４．５０，为无水时的７倍，且常温下吸附剂仍可完全再生并具有良好稳定性；氨 基利用率随ＴＥＡ负载率的增大而降低，随水负载率的增大而增大。 关键词：吸附分离；烟道气；ＣＯ：；有机胺；水 中图分类号：Ｏ ６４７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００５－９９５４（２０１３）０２－００２３－０６ ＤｏＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－９９５４．２０１３．０２．００６ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｎ ａｍｉｎｅ．ｍｏｄｉｉｆｅｄ ａｄｓｏｒｂｅｎｔ ｆｏｒ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏ１ ＺＨＡＮＧ Ｚｈｏｎｇ－ｚｈｅｎｇ ，ＴＡＮＧ Ｊｉａｏ－ｄｉ ，ＳＵ Ｗｅｉ ，ＳＵＮ Ｙａｎ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， Ｔｉａｎｊｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３０００７２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｇａｒｄｉｎｇ ｔｏ ＣＯ２ ｃａｐｔｕｒｅ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｏｆ ｃｏａｌ－ｉｆｒｅｄ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔｓ，ｂｙ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｗｉｎｇ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｒｉｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ（ＴＥＡ）ｌｏａｄｉｎｇ ｒａｔｉｏ ｏｎ ｔｈｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＣＯ２ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈ ｔｉｍｅ，ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ，ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒ，ａｍｉｎｏ－ｇｒｏｕｐ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｅｔｃ．．Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｍｉｎｅ—ｍｏｄｉｆｉｅｄ ａｄｓｏｒｂｅｎｔ ｗａｓ ｆｕｒｔｈｅｒ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｈｔａｔ ｆｏｒ ＴＥＡ—ｍｏｄｉｆｉｅｄ ａｄｓｏｒｂｅｎｔ ｔｈｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ＣＯ２ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ．Ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｒ ｈｔｅ ＴＥＡ ｌｏａｄｉｎｇ ｒａｔｉｏ ｉｓ，ｔｈｅ ｂｉｇｇｅｒ ｔｈｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒ ｉｓ．Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ＴＥＡ ｌｏａｄｉｎｇ ｒａｔｉｏ ｉｓ ０．８，ｔｈｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒ ｒｅａｃｈｅｓ ３．８６，ｗｈｉｃｈ ｉｓ １．７ ｔｉｍｅｓ ｔｈａｔ ｏｆ ｕｎｌｏａｄｅｄ ｓｏｒｂｅｎｔ．Ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｃｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｃａｎ ｇｒｅａｔｌｙ ｅｎｈａｎｃｅ ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｆｏｒ ＣＯ２．Ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｌｏａｄｉｎｇ ｒａｔｉｏ ｉｓ，ｔｈｅ ｂｉｇｇｅｒ ｔｈｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒ ｉｓ．Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｌｏａｄｉｎｇ ｒａｔｉｏ ｉｓ ０．３５，ｔｈｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒ ｒｅａｃｈｅｓ ａｓ ｈｉ ｇｈ ａｓ ２４．５０，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ７ ｔｉｍｅｓ ｔｈａｔ ｏｆ ａｎｈｙｄｒｏｕｓ ｓｏｒｂｅｎｔ．Ｔｈｅ ａｄｓｏｒｂｅｎｔ ｃａｎ ｆｕｌｌｙ ｒｅｇｅｎｅｒａｔｅ ａｎｄ ｓｈｏｗ ｆａｉｒｌｙ ｇｏｏｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｔ ａｍｂｉｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗｈｅｔｈｅｒ ｔｈｅｒｅ ｉｓ ｗａｔｅｒ ｏｒ ｎｏｔ．Ｔｈｅ ａｍｉｎｏ—ｇｒｏｕｐ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｈｔ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ＴＥＡ ｌｏａｄｉｎｇ ｒａｔｉｏ，ａｎｄ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｈｔ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｌｏａｄｉｎｇ ｒａｔｉｏ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ；ｆｌｕｅ ｇａｓ；ＣＯ２；ｏｒｇａｎｉｃ ａｍｉｎｅ；ｗａｔｅｒ 大量排放ＣＯ 所导致的气候变暖已是毋庸置 ＣＯ：最有竞争力的方法 。 疑的事实，其中碳排放的４０％来自火力发电行 吸附剂是变压吸附分离技术的核心。传统吸附 业…。因此，研究燃煤电厂烟道气中ＣＯ 的捕集对 剂如分子筛、活性炭、氧化物等对ＣＯ：的选择性不高， 减缓温室效应具有重要意义。 且水的存在不利于ＣＯ：的吸附… 。介孔分子筛的 目前ＣＯ 的分离捕集技术主要包括吸收法、吸 出现对ＣＯ 的分离有了新的进展。如ＭＣＭ－４１介孔 附法、膜分离法和低温分离法 ４。。吸附法因操作简 分子筛经ＰＥＩ（聚乙醇胺） 和ＴＥＰＡ（四乙烯五 单、能耗低、温度压力适用范围大等优点而成为捕集 胺） 改性后对ｃＯ 的吸附量提高，但吸附剂需加热 收稿日期：２０１２－０５－０９ 基金项目：天津市自然科学基金重点资助项目（１０ＪＣＥＤＪＣ２３９００） 作者简介：张中正（１９８２一），男，博士研究生，主要从事气体吸附分离与净化、新型吸附剂的开发及其吸附性能研究，Ｅ—ｍａｉｌ：ｑｉｎｇｆａｎｇ８３８４＠ １６３．ｃｏｒｎ。 ・２４・ 化学工程２０１３年第４ｌ卷第２期 才能再生。Ｋｉｍ Ｓ．＿ｌ 将不同的胺ＡＰＳ（单体氨丙基 胺）、ＰＥＩ、Ｐｙｒｌ￣（单体吡咯丙基胺）、Ｐ．ＡＰＳ（多聚氨丙 基胺）负载在ＭＣＭ－４８上，其中ＡＰＳ改性效果最好，在 ２９８ Ｋ，０．１ ＭＰａ下ＣＯ，吸附量可达０．７５ ｍｍｏｌ／ｇ。经 ＡＰＳ Ｅ ５。ＴＥＰＡ ｅ ＴＡ㈣，ＡＰＴＥＳ￣ ＰＥＩ［。 ＥＤＡ［２０］ ，，。，等胺改性后的ＳＢＡ一１５同样对ＣＯ 具有高选择性、吸 附量大的性能。ＡＰＳ改性硅胶对ＣＯ 的吸附量比较 低，常温、常压下仅为０．３５ ｍｍｏｌ／ｇ，且吸附的ＣＯ：需 加热到１００ ｏＣ才能脱附 。Ｘｕｅ Ｑ Ｍ 研究了硅胶 上ＭＤＥＡ（Ⅳ－甲基二乙醇胺）负载率对ＣＯ：分离性能 的影响，并进一步负载ＰＺ（哌嗪）来增强ＭＤＥＡ改性 硅胶对ＣＯ 的吸附。胺改性介孔分子筛的报道很多， 但含水量对胺改性吸附剂分离ＣＯ：的影响以及胺对 ＣＯ，的作用机理还不明确。由于本课题组研究者 Ｚｈｏｕ Ｌ Ｍｌ２ 成功将ＴＥＡ改性硅胶用于脱除天然气中 微量硫化氢，因此本文也以ＴＥＡ改性硅胶来增强吸 附剂对ＣＯ 的吸附亲和力，考察了ＴＥＡ负载量、水负 载率对ＣＯ ／Ｎ 分离性能的影响，并考察了其再生性 能和稳定性。 １实验 １．１实验材料 三乙醇胺（质量分数＞９９．０％），上海晶纯试剂有 限公司；ＣＯ２，Ｎ：，Ｈｅ（体积分数＞９９．９９５％），天津市 六方工业气体有限公司；Ｃ型硅胶，青岛海洋化工厂。 实验室配制了三组元混合气Ｈｅ＋ＣＯ ＋Ｎ：［ （Ｈｅ）： （ＣＯ２）： （Ｎ２）＝５１．４１：２５．７８：２２．８１］，用 于测量穿透曲线并计算分离因子。 １．２样品表征 采用ＡＳＡＰ ２０２０吸附仪测量硅胶７７Ｋ Ｎ 吸附 等温线，ＢＥＴ法计算比表面积，孔容以吸附等温线在 相对压力为０．９８时的吸附量来计算，孑Ｌ径分布则采 用ＢＪＨ法计算。 ｐ ｏ 图１ ｃ型硅胶７７ Ｋ下Ｎ２吸附等温线和孔径分布 Ｆｉｇ．１ Ｉｓｏｔｈｅｒｍｓ ｏｆ Ｎ２ ａｔ ７７ Ｋ ａｎｄ ｐｏｒｅ ｓｉｚｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｆｏｒ ｓｉｌｉｃａ ｇｅｌ ｏｆｔｙｐｅ－Ｃ 图１为ｃ型硅胶７７ Ｋ的Ｎ 吸附等温线和孑Ｌ径 分布图。经计算，硅胶的比表面积为４６３ Ｉｌｌ ／ｇ，孔 容为１．０７７ ｃｍ ／ｇ，最可几孔径为７．０ ｎｍ。 １．３实验装置 测定穿透曲线以计算分离因子的实验装置如图 ２所示。装置中所有管线均为内径２ ｍｍ、壁厚０．５ ｍｍ的不锈钢管，吸附床为内径１０ ｍｍ、长２５０ ｍｍ 的不锈钢管。床层压力通过压力调节器控制，质量 流量控制器和压力变送器经数据转换板接人计算 机，通过程序控制流量和记录数据。吸附床外壁有 恒温水强制循环以维持吸附过程中温度恒定。出口 ＣＯ：，Ｎ：，Ｈｅ的浓度用质谱检测。分离因子测定实 验中操作压力为０．４ ＭＰａ，温度为２９８ Ｋ，混合气流 量为１００ ｍＬ／ｒａｉｎ。 原 图２动态法测量分离因子实验装置图 Ｆｉｇ．２ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｄｙｎａｍｉｃ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｐｐａｒａｔｕｓ １．４吸附剂改性前后的性能评价 分离因子是衡量气体混合物中两组分之间分离 效果的重要参数，其定义为 （１）¨ 式中：ｎ表示吸附相中某组分的吸附量；Ｙ表示某组 分在气相中的摩尔分数；ｉ， 分别指组分ｉ和 。 测量穿透曲线过程中原料气的气相组成恒定， 因此只需求出吸附相中各组分的吸附量，其计算式 为 【（ｔ一 ｔｉｙ 一ｕｏｙ ）Ａｃｄｔ—ｅＡＬｙ ｐ／（ＲＴ） ｎ ＝ ————————————————————————一 ——————— —————一 （２） 式中：ｎ 为组分ｋ的吸附量，ｍｍｏＬ／ｇ；ｔ为穿透时间， ｓ；“；和／／， 分别为吸附床进口和出口混合气速度， ｃｍ／ｓ；Ｙｋ和ｙ 分别为吸附床进口和出口气体中组，ｉ 分ｋ的摩尔分数；下标ｉ和ｅ分别为进口和出口；ｃ 为气相总浓度，ｍｏｄｅｍ ；Ｌ为吸附床层长度，ｃｍ；Ａ 是床层截面积，ｃｍ ； 为床层总空隙率；ｍ为吸附剂 张中正等水对胺改性吸附剂吸附分离ＣＯ：的影响 ・２５・ ｌ 的质量；ｐ和 为操作压力和温度；Ｒ为气体常数。 １．５吸附剂负载胺（水）方法 采用浸渍法将胺（水）负载到硅胶上，具体方法 为：称取一定质量的胺（水）溶于５０ ｍＬ丙酮溶液 中，然后加入８．６０ ｇ完全干燥的ｃ型硅胶，充分搅 拌后置于６０℃的烘箱中干燥，每隔５ ｍｉｎ搅拌一 次，以使吸附剂涂浸均匀，待丙酮溶剂完全挥发后迅 速装入吸附床内，等待测量穿透曲线。 吸附剂上所负载的三乙醇胺量和水量分别用负 载率Ｒ 和Ｒｗ表示，其定义式分别为 一 “ 一（！ 垒） ｆ ｍ（硅胶）× （硅胶）ｘｐ（ＴＥＡ） Ｄ—ｍ（水） ， ｗ—ｍ（硅胶） 式中： 为吸附剂孔容，ｃｍ ／ｇ；ｐ为密度，ｇ／ｃｍ。。 ２实验结果与讨论 ２．１ ＴＥＡ负载率 对ＣＯ ／Ｎ 吸附分离的影响 图３为不同ＴＥＡ负载率对ＣＯ ／Ｎ 穿透曲线的 影响，ｃ为吸附床出口气中某组分浓度，ｃ。为吸附床 进口原料气中某组分浓度。 １．６ １．４ １．２ １．Ｏ 。０．８ ０．６ ０．４ ０．２ ０ 一Ｏ．２ ０ １００ ２００ ３００ ４００ ５００ ｔ／ｓ （ａ）Ｎ２ ０ １００ ２００ ３００ ４００ ５００ ６００ ７００ ８００ ９００ ｒ，ｓ （ｂ）Ｃｏ 图３不同 Ａ下的穿透曲线 Ｆｉｇ．３ Ｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈ ｃｕｒｖｅｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ＲＡ Ⅳ２的穿透时间随着ＴＥＡ负载率Ｒ 的增加而降 低，而ｃＯ：的穿透时间却在心＝０．６时达到最大，随 着负载率继续增大到０．８，ＣＯ 的穿透时间反而降低， 因为当负载率为０．８时，负载的ＴＥＡ全部进入硅胶 孔道内从而导致改性后硅胶的孔径和孑Ｌ容变小，增大 了ＣＯ：向内扩散的阻力，从而导致ＣＯ 的穿透时间 剧烈减少。而Ｒ ＝０．２时的ＣＯ 穿透时间不如空白 硅胶，因为当ＴＥＡ负载率较小时ＴＥＡ的吸附作用不 占主导，且负载的ＴＥＡ降低了吸附剂的表面积。 图４为ＴＥＡ负载率对ＣＯ ，Ｎ：吸附量及分离因 子的影响。由图４知，ＣＯ 和Ｎ 的吸附量随负载率 的变化规律与图１中穿透时间的变化规律一致。 分离因子随着ＴＥＡ负载率的增加先出现略微的下 降然后再升高，在负载率为０．８时达到最大值３．８６， 为空白硅胶的１．７倍，说明经ＴＥＡ改性后的硅胶能 够增强对ＣＯ 的吸附亲和力，提高吸附剂对ＣＯ 的 吸附选择性。 Ｒ＾ 图４不同 下的吸附量及分离因子 Ｆｉｇ．４ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｍｏｕｎｔ ａｎｄ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ＲＡ 在２９８ Ｋ、常压、吹扫气Ｈｅ流量为１５０ ｍＬ／ｍｉｎ 条件下，考察了Ｒ ＝０．６的改性硅胶的再生性能， 如图５所示。由图知，当吹扫６ ｍｉｎ时，吸附剂上 ＣＯ 的再次穿透时间与吸附剂第一次的ＣＯ 穿透 时间一致，表明此再生条件下吸附剂可以完全再生， 并且具有较好的再生稳定性，如图６所示。Ⅳ为吸 附／脱数附数循环次数。 １ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ ０ １００ ２００ ３００ ４００ ５００ ６００ ｓ 图５不同吹扫时间后ＣＯ２的穿透曲线 Ｆｉｇ．５ Ｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ＣＯ２ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｐｕｒｇｉｎｇ ｔｉｍｅ ・２６・ 化学工程２０１３年第４１卷第２期 ４０ ３５ ∞ ＾、３Ｏ ０ ２５ ２０ ｌ５ ０ ２ ４ ６ ８ １０ １２ １４ １６ Ⅳ 图６ Ｒ＾＝０．６的改性硅胶的再生稳定性 Ｆｉｇ．６ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｍｏｄｉｉｆｅｄ ＳＧ－Ｃ ｗｉｔｈ ＲＡ＝Ｏ．６ ２．２水负载率Ｒｗ对ＣＯ：／Ｎ 吸附分离的影响 以Ｒ ＝０．６的改性硅胶考察了含水率Ｒｗ对 ＣＯ：／Ｎ 穿透曲线的影响如图７所示。其中Ｎ 的穿 透时间随着水负载率的增大而降低，ＣＯ 的穿透时 间随水负载率的增大先增大后降低。当Ｒｗ＝０．２４ 时ＣＯ２穿透时间最大，且Ｒｗ＝０．１２＿＿ｏ．２４时ＣＯ： 的穿透时间变化不大。但当Ｒｗ＝０．３５时ＣＯ 的穿 透时间反而降低，因为过多的水分子占据了吸附剂 孔道，增大了ＣＯ：向孔内扩散的阻力，从而导致ＣＯ 穿透时间缩短，但其传质区变长。 １．６ １．４ １．２ １．０ ０．８ ０．６ ０．４ ０．２ Ｏ ０ ２ ４ ６ ８ ｌ０ １２ １４ １６ ｌ８ ２０ ：／１０ ｓ＇ １．２ （ａ）Ⅳ２ １．０ ０．８ ０．６ Ｒｗ ＂－ＩＩ－０ ０．４ ＋０．０６ —－ｒ＿０ １２ —卜０ １８ ０．２ ＋０．２４ －＋０．３５ ８ １０１２ １４ １６ １８ ２０ ２ ｔ／１０ ｓ （ｂ）ＣＯ２ 图７不同Ｒｗ下的穿透曲线（Ｒ ：０．６） Ｆｉｇ．７ ＢｒｅａｋｔｈｒｏｕＩｇｈ ｃｕ￣ｅｓ ｏｎ ａｄｓｏｒｂｅｎｔ ｗｉｔｈ ＲＡ Ｏ．６ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｅｒｅｎｔ Ｒｗ 图８为水负载率Ｒｗ对ｃ０ ，Ｎ 吸附量及其分离 因子的影响。由图知，Ｎ：的吸附量随着水负载率的 增大而降低，ＣＯ 的吸附量和ＣＯ ／Ｎ 分离因子随着 水负载率的增大而增大，在Ｒｗ＝０．３５时ＣＯ 的吸附 量和分离因子达到最大值分别为２．８０ ｍｍｏｌ／ｇ、 ２４．５０。虽然Ｒｗ＝０．３５时ＣＯ２穿透时间不是最大， 但由于ＣＯ 的吸附传质区变长，ＣＯ 穿透之后吸附 床仍会继续吸附部分ＣＯ ，且此时所负载的水进一 步阻碍了Ｎ 的吸附，从而导致此时的分离因子 最大 ＪＲｗ 图８不同Ｒｗ下的吸附量及分离因子（ＲＡ＝０．６） Ｆｉｇ．８ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｍｏｕｎｔ ａｎｄ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ａｄｓ０ｒｂｅｎｔ（ＲＡ：Ｏ．６）ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｒｗ 为了考察ＣＯ 穿透时间最长的Ｒ ＝０．６，Ｒｗ＝ ０．２４改性硅胶的再生能力和稳定性，进行了１５次 吸附和再生实验。ｌ５个循环内的ＣＯ 穿透时间如 图９所示。再生条件为２９８ Ｋ和常压下以１５０ ｍＬ／ ｍｉｎ的Ｈｅ吹扫３０ ｍｉｎ。由图可知，吹扫３０ ｒａｉｎ后的 吸附剂上ＣＯ：的再次穿透时间基本保持不变，吸附 剂可以完全再生，且具有良好的稳定性。 Ⅳ 图９ ＲＡ＝０．６，Ｒｗ＝０．３５的改性硅胶的再生稳定性 Ｆｉｇ．９ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ａｄｓｏｒｂｅｎｔ ｗｉｔｈ ＲＡ＝０．６ ａｎｄ Ｒｗ：０．３５ ２．３有水和无水时氨基利用率 ＴＥＡ为叔胺，Ｎ原子上没有活泼Ｈ质子，无水 时氨基只能与ＣＯ：进行生成两性中间离子化合物 的慢反应，且２个氨基才能化学吸附１个ＣＯ 分子， 而当有水存在时，就会进行中间离子化合物催化 ＣＯ，水解的快反应，从而导致１个氨基就能固定１ 个ＣＯ 分子，因此水的存在会极大地促进ＣＯ ／Ｎ 之间的分离。 图１Ｏ为无水时不同ＴＥＡ负载率下的氨基利用 张中正等水对胺改性吸附剂吸附分离ＣＯ 的影响 ・２７・ 率，图１１为Ｒ ＝０．６时不同水负载率下的氨基利用 率。由图知，随着ＴＥＡ负载率的增大，氨基利用率 反而降低，作者推测一方面因为氨基的增多增加了 空间阻力，阻碍了氨基与ＣＯ：分子之间的进一步相 互作用；另一方面，增加吸附剂表面活性基团氨基的 数量，容易导致孔道堵塞，从而增加ＣＯ 向孔道内 的传递阻力。而当有水存在时，随着水负载率的增 加，氨基的利用率增大，从而导致ＣＯ：吸附量的增 加，ＣＯ ／Ｎ：分离因子的增大，然而氨基利用率仍远 小于１，说明仍有部分氨基未能完全利用。 Ｒ＾ 圈１０不同ＲＡ时的氨基利用率 Ｆｉｇ．１０ Ａｍｉｎｏ—ｇｒｏｕｐ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ＲＡ 褂 旺 瑚 酶 Ｒｗ 图ｌ１不同Ｒｗ下的氨基利用率 Ｆｉｇ．１ １ Ａｍｉｎｏ—ｇｒｏｕｐ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｒｗ ｏｎ ａｄｓｏｒｂｅｎｔ ｗｉｔｈ ＲＡ ０．６ ３结论 （１）ＴＥＡ改性吸附剂对ＣＯ 具有较高的选择 性，分离因子随ＴＥＡ负载率的增大而增大。当Ｒ ＝ ０．８时，分离因子达到最大为３．８６，为无负载ＴＥＡ 吸附剂的１．７倍。 （２）分离因子随水负载率的增大而增大。Ｒ ＝ ０．６的改性吸附剂在Ｒｗ＝０．３５时的分离因子为 ２４．５Ｏ，为无水时分离因子的７倍，水的存在能够显 著增强胺改性吸附剂对ＣＯ：的分离效果。 （３）即使有水存在的情况下，吸附剂在常温下 仍然可以完全再生，并具有良好的稳定性。 （４）无水时吸附剂上的氨基利用率随着ＴＥＡ负 载率的增大而减少，而当有水存在时，水负载率越 大，氨基利用率越大，但仍有部分氨基未能完全 利用。 参考文献： ［１］ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｎｅｒｇｙ Ａｇｅｎｃｙ．Ｔｒａｃｋｉｎｇ ｉｎｄｕｓｔｒｉｌａ ｅｎｇｅｒｇｙ ｅｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ＣＯ２ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ［Ｍ］．Ｐａｒｉｓ：ＯＥＣＤ／ＩＥＡ， ２００７． ［２］ＤＯＵＧＬＡＳ Ａ，ＣＯＳＴＡＳ Ｔ．Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＣＯ２ ｆｒｏｍ ｆｌｕｅ ｇａｓ：ａ ｒｅｖｉｅｗ［Ｊ］．Ｓｅｐ Ｓｃｉ Ｔｅｃｈｎｏｌ，２００５，４０（１／２／３）： ３２１—３４８． ［３］ ＥＶＡＮ Ｊ Ｇ，ＴＨＯＭＡＳ Ｏ．Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ ｎｏｖｅｌ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｃａｌ－－ ｂｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｒｆｏｍ ｌｆｕｅ ａｎｄ ｆｕｅｌ ｇａｓｅｓ［Ｊ］．Ｆｕｅｌ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｔｅｃｈｎｏｌ，２００５，８６（１４／１５）：１４２３—１４３４． ［４］ＹＡＮＧ Ｈ，ＸＵ Ｚ，ＦＡＮ Ｍ，ｅｔ １ａ．Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ ｃａｒｂｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃａｐｔｕｒｅ：ａ ｒｅｖｉｅｗ［Ｊ］．Ｊ Ｅｎｖｉｒｏｎ Ｓｃｉ，２００８， ２０（１）：１４－１７． ［５］ＡＲＥＮＩＬＬＡＳ Ａ，ＳＭＩＴＨ Ｋ Ｍ，ＤＲＡＧＥ Ｔ Ｃ，ｅｔ ａ１．ＣＯ２ ｃａｐｔｕｒｅ ｕｓｉｎｇ ｓｏｍｅ ｌｆｙ ａｓｈ—ｄｅｒｉｖｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｍａｔｅｉｒａｌｓ［Ｊ］． Ｆｕｅｌ，２００５，８４（１７）：２２０４－２２１０． ［６］ＤＲＡＧＥ Ｔ Ｃ，ＡＲＥＮＩＬＬＡＳ Ａ，ＳＭＩＴＨ Ｋ Ｍ，ｅｔ ａ１．Ｐｒｅｐａ— ｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ ａｄｓｏｒｂｅｎｔｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｃ． ｔｉｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｕｒｅａ－・ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ ａｎｄ ｍｅｌａｍｉｎｅ－－ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ ｒｅｓｉｎｓ［Ｊ］．Ｆｕｅｌ，２００７，８６（１／２）：２２－３１． ［７］ ＷＡＮＧ Ｘ Ｐ，ＹＵ Ｊ Ｊ，ＣＨＥＮＧ Ｊ，ｅｔ ａ１．Ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ ｏｎ ｍｉｘｅｄ ｏｘｉｄｅｓ ｄｅｒｉｖｅｄ ｈｙｄｒｏｔａｌｃｉｔｅ—ｌｉｋｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ［Ｊ］．Ｅｎｖｉｒｏｎ Ｓｃｉ Ｔｅｃｈｎｏｌ， ２００８，４２（２）：６１４－６１８． ［８］ＧＵＯ Ｂ，ＣＨＡＮＧ Ｌ，ＸＩＥ Ｋ．Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ ｏｎ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ［Ｊ］．Ｎａｔ Ｇａｓ Ｃｈｅｍ，２００６，１５（３）： ２２３－２２９． ［９］ＤＩＡＺ Ｅ，ＭＵＮＯＺ Ｅ，ＶＥＧＡ Ａ，ｅｔ ａ１．Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ＣＯ２ ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ Ｙ ｚｅｏｌｉｔｅｓ ｂｙ Ｎａ ａｎｄ Ｃｓ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ：ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ［Ｊ］．Ｉｎｄ Ｅｎｇ Ｃｈｅｍ Ｒｅｓ，２００８，４７（２）：４１２・ ４１８． ［１０］ＳＩＲＩＷＡＲＤＡＮＥ Ｒ Ｖ，ＳＨＥＮ Ｍ Ｓ，ＦＩＳＨＥＲ Ｅ Ｐ，ｅｔ ａ１． Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ＣＯ２ ｏｎ ｚｅｏｌｉｔｅｓ ａｔ ｍｏｄｅｒａｔｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ［Ｊ］．Ｅｎｅｒｙｇ Ｆｕｅｌｓ，２００５，１９（３）：１１５３—１１５９． ［１１］ＳＩＲＩＷＡＲＤＡＮＥ Ｒ Ｖ，ＳＨＥＮ Ｍ，ＦＩＳＨＥＲ Ｅ Ｐ，ｅｔ ａ１．Ａｄ－ ｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ＣＯ２ ｏｎ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｓｉｅｖｅｓ ａｎｄ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ［Ｊ］．Ｅｎｅｒｙｇ Ｆｕｅｌｓ，２００１，１５（２）：２７９－２８４． ［１２］ＸＵ Ｘ Ｃ，ＳＯＮＧ Ｃ Ｓ，ＡＮＤＲＥＳＥＮ Ｊ Ｍ，ｅｔ ａ１．Ｎｏｖｅｌ ｐｏｌｙ— ｅｔｈｙ・－ｌｅｎｉｍｉｎｅ－・ｍｏｄｉｉｆｅｄ ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ ｍｏｌｅｃｕｌｒａ ｓｉｅｖｅ ｏｆ ＭＣＭ－４１ ｔｙｐｅ ａｓ ｈｉｇｈ—ｃａｐａｃｉｔｙ ａｄｓｏｒｂｅｎｔ ｆｏｒ ＣＯ２ ｃａｐｔｕｒｅ ［Ｊ］．Ｅｎｅｒｙｇ＆Ｆｕｅｌｓ，２００２，１６（６）：１４６３．１４６９． ［１３］ＹＵＥ Ｍ Ｂ，ＳＵＮ Ｌ Ｂ，ＣＡＯ Ｙ，ｅｔ ａ１．Ｅｆｉｆｃｉｅｎｔ ｏｆ ＣＯ２ ・２８・ 化学工程２０１３年第４１卷第２期 ＣＯ２ ｃａｐｔｕｒｅ［Ｊ］．Ｉｎｄ Ｅｎｇ Ｃｈｅｍ Ｒｅｓ，２０１１，５０（６）：３２２０— ３２２６． ｃａｐｔｕｒｅｒ ｄｅｒｉｖｅｄ ｆｒｏｍ Ａｓ‘ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ＭＣＭ－４１ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｗｉｔｌｌ ａｍｉｎｅ［Ｊ］．Ｃｈｅｍ Ｅｕｒ Ｊ，２００８，１４（１１）：３４４２—３４５１． ａ１．Ｔｍｌｏｒｉｎｇ ｐｏｒｅ ｐｒｏｐｅｒ－ ［１４］ ＫＩＭ Ｓ，ＩＤＡ Ｊ，ＶＡＤＩＭ Ｖ Ｇ，ｅｔ［２０］ＦＥＮＧ Ｚ，ＴＲＡＮ Ｄ Ｎ，ＢＵＳＣＨＥ Ｂ Ｊ，ｅｔ ａ１．Ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａ— ｍｉｎｅ・ｍｏｄｉｉｆｅｄ ＳＢＡ一１５ ａｓ ｒｅｇｅｎｅｒａｂｌｅ ＣＯ２ ｓｏｒｂｅｎｔ［Ｊ］． Ｉｎｄ Ｅｎｇ Ｃｈｅｍ Ｒｅｓ，２００５，４（９）：３０９９—３１０５． ｔｉｅｓ ｏｆ ＭＣＭ－４８ ｓｉｌｉｃａ ｆｏｒ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ＣＯ２［Ｊ］． Ｊ Ｐｈｙｓ Ｃｈｅｍ Ｂ，２００５，１０９（１３）：６２８７－６２９３． ａ１．Ｉｎ— ［１５］ ＣＨＡＮＧ Ａ Ｃ Ｃ．ＣＨＵＡＮＧ Ｓ Ｓ Ｃ，ＧＲＡＹ Ｍ Ｍ，ｅｔｓｉｔｕ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ＣＯ２ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｎ ＳＢＡ－１５ ｇｒａｆｔｅｄ ［２１］ＬＥＡＬ ０，ＢＯＬＩＶＡＲ Ｃ，ＯＶＡＬＬＥＳ Ｃ，ｅｔ ａ１．Ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ ａｄ— ｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ ｏｎ ａｍｉｎｅ ｓｕｒｆａｃｅ—ｂｏｎｄｅｄ ｓｉｌｉｃａ ｗｉｔｈ －（Ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙ１）ｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ［Ｊ］．Ｅｎｅｒｇｙ＆ Ｆｕｅｌｓ，２００３，１７（２）：４６８－４７３． ａ１．ＣＯ２ ｃａｐｔｕｒｅ ｂｙ Ａｓ・ ［１６］ ＹＵＥ Ｍ Ｂ，ＣＨＵＮ Ｙ，ＣＡＯ Ｙ，ｅｔｇｅｌ［Ｊ］．Ｉｎｏｒｇａｎｉｃａ Ｃｈｉｍｉｃａ Ａｃｔａ，１９９５，２４０（１／２）：１８３— １８９． ［２２］ＸＵＥ Ｑ Ｍ，ｗｕ Ｄ，ＺＨＯＵ Ｙ Ｐ，ｅｔ ａ１．Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ａ— ｍｉｎｅ—ｍｏｄｉｉｆｃａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｐｉｐｅｒａｚｉｎｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｐａｒｅｄ ＳＢＡ一１５ ｗｉｔｈ ａｎ ｏｃｃｌｕｄｅｄ ｏｒｇａｎｉｃ ｔｅｍｐｌａｔｅ［Ｊ］． Ａｄｖ Ｆｕｎｃｔ Ｍａｔｅｒ，２００６，１６（１３）：１７１７—１７２２． ＴＯ Ｈ，ＫＡＴＳＵＮＯＲＩ Ｙ，ＴＡＴＳＵＡＫＩ Ｙ．Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ［１７］ ＮＯＲＩＨＩｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ ｏｎ ｏｒｇａｎｉｃａｌｌｙ ｆｕｎｃｔｉｏｎａ— ＣＯ２【Ｊ］．Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０１２，２５８（８）：３８５９— ３８６３． ［２３］ＺＨＯＵ Ｌ，ＺＨＯＮＧ Ｌ Ｍ，ＹＵ Ｍ，ｅｔ ａ１．Ｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｓｏｒｐ— ｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｍｉｎｏｒ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ Ｈ２ Ｓ ｏｎ ｓｉｌｉｃａ ｇｅｌ ｃｏｖｅｒｅｄ ｗｉｔｈ ａ ｌｉｚｅｄ ＳＢＡ．１５［Ｊ］．Ｍｅｃｏ Ｍｅｓｏｒ Ｍａｔｅｒ，２００５，８４（１／２／３）： ３５７—３６５． ｉｆｌｍ ｏｆｔｒｉｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ［Ｊ］．Ｉｎｄ Ｅｎｇ Ｃｈｅｍ Ｒｅｓ，２００４，４３ （７）：１７６５—１７６７． ［１８］ ＷＡＮＧ Ｌ Ｆ，ＭＡ Ｌ，ＷＡＮＧ Ａ Ｑ，ｅｔ ａ１．ＣＯ２ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｎ ＳＢＡ－１５ ｍｏｄｉｉｆｅｄ ｂｙ ａｍｉｎｏｓｉｌａｎｅ［Ｊ］．Ｃｈｉｎ Ｊ Ｃａｔａｌ，２００７， ２８（９）：８０５＿８１０． ａ１．Ａｍｉｎｅ—ｍｏｄｉｆｉｅｄ ［１９］ ＹＡＮ Ｘ Ｌ，ＺＨＡＮＧ Ｌ，ＺＨＡＮＧ Ｙ，ｅｔＳＢＡ一１５：ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｐｏｒｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｎ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｆｏｒ ［２４］ＲＵＴＨＶＥＮ Ｄ Ｍ．Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ ａｄｓｏｐｔｒｉｏｎ ａｎｄ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ［Ｊ］．Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ－Ｗｉｌｅｙ，１９８４． ［２５］ＹＡＮＧ Ｒ Ｔ．Ｇａｓ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｂｙ ａｄｓｏｐｔｒｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ［Ｍ］． Ｂｏｓｔｏｎ：Ｂｕｔｔｅｒ Ｗｏｒｔｈｓ，１９８７． —丫—丫丫—ｒ丫—、『—丫—’ｒ—了一 《化学工程》期刊荣获第二届陕西省科技期刊优秀奖 在陕西省新闻出版局、陕西省科技期刊编辑学会联合举办的“第二届陕西省科技期刊评优活动”中，华 陆工程科技有限责任公司主管、主办的《化学工程》期刊被评为第二届陕西省科技期刊优秀奖。这是对我刊 出版质量和影响力的又一次肯定。衷心感谢广大作者、读者、业界专家多年来对本刊的大力支持，我们将在 大家的支持和帮助下进一步办好刊物。 《化学工程》编辑部
