稀土离子强化乙二胺+二乙二醇水体系吸收二氧化碳的性能及机理研究

摘要

内蒙古煤炭资源丰富，以煤为主的能源结构吸引了众多大型化工项目和燃煤电厂的建设。随着工业化进程的不断加快，燃煤二氧化碳（CO2）的排放量日趋增加。作为重要的温室气体，CO2捕集和控制一直备受国内外学者的广泛关注。因此，研究开发经济高效的CO2捕集、分离技术，对于控制温室气体排放、营造良好的国际气候环境有着重要的意义。
　　本文选择二乙二醇（DEG）作为乙二胺（EDA）的固定剂，从而形成了性能优良的CO2脱除体系。为了研究EDA与DEG间的相互作用，实验测定了EDA+DEG体系在T=(298.15~318.15) K下的基础理化性质，包括密度、粘度和表面张力，并以此计算得到了超额摩尔体积（VEm）、密度和粘度关联，获得了活化热力学数据；此外，实验通过紫外光谱和红外光谱技术，对EDA、DEG间的作用机理进行了深入的探究。结果表明，当EDA与DEG摩尔比为1:1时，体系的VEm最小；DEG的羟基氢原子与EDA的氨基氮原子间形成了氢键作用，且O–H···N间存在离子化倾向，该作用对于抑制EDA的挥发起着重要作用。
　　同时，为了评价EDA+DEG水体系对CO2的吸收性能，实验通过测定EDA+DEG及其水体系吸收CO2过程中温度、电导和重量变化，计算得到了平均脱碳率；同时，实验还探究了不同气体流速对EDA+DEG水体系吸收CO2性能的影响、解吸后吸收液循环吸收性能以及不同稀土离子的加入对吸收解吸过程的影响。结果表明，溶液浓度及气体流速对体系的吸收性能影响较大，连续吸收效果稳定；不同稀土离子强化作用的结果表明，Sm3+对EDA+DEG水体系吸收CO2强化效果明显。
　　此外，本文利用红外光谱（FTIR）、核磁共振谱（13C-NMR）、X射线衍射（XRD）、熔点测定、热重分析（TGA）的技术对EDA+DEG体系吸收CO2的机理进行了深入的探究，推测获得了EDA、DEG与CO2的作用方式。
　　研究结果表明EDA+DEG水体系对CO2吸收效果好、性能稳定、挥发性低、易解吸，用作CO2脱除剂有着较好的研究和应用前景。

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第一章.绪 论

1.1 CO2排放现状

1.2 CO2分离捕集技术研究进展

1.3 选题目的及意义

第二章. EDA+DEG体系的基础理化数据研究

2.1 实验仪器及试剂

2.2 密度

2.3 粘度

2.4 热力学参数

2.5 表面张力

2.6 EDA与DEG作用机理的探究

2.7 本章小结

第三章. EDA+DEG体系吸收CO2的性能研究

3.1 实验方法

3.2 实验结果与分析

3.3 稀土离子的添加对EDA+DEG水体系吸收CO2的影响

3.4 本章小结

第四章. EDA+DEG体系吸收CO2的机理研究

4.1 实验仪器

4.2 CO2SM形成机理探究

4.3 CO2SM性质初探

4.4 本章小结

第五章.结 论

5.1 结论

5.2 建议

参考文献

致谢

附录

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