任德剛

(中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)公司,北京 100120)

多孔CO2吸附劑研究進(jìn)展

Research progress on CO2porous adsorbent

任德剛

(中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)公司,北京 100120)

CO2吸附分為物理吸附和化學(xué)吸附。物理吸附主要發(fā)生在微孔內(nèi),常見的物理吸附劑包括活性炭、沸石、硅膠等。調(diào)整多孔材料的結(jié)構(gòu)可以改變吸附性能。通過(guò)在多孔材料尤其是介孔材料孔表面接枝或浸漬胺類等堿性物質(zhì),將物理吸附轉(zhuǎn)化為新化學(xué)吸附,是提高多孔吸附劑吸附性能的有效方法。綜述了活性炭、沸石、硅膠和改性介孔材料等多種多孔CO2吸附劑的研究進(jìn)展,指出了研究和改進(jìn)的方向。

CO2;多孔吸附劑;研究進(jìn)展

CO2是造成溫室效應(yīng)的主要?dú)怏w,全世界每年排放的CO2量為200億t[1-2]。采用吸收、吸附、膜分離等技術(shù)捕集和分離CO2,然后將其封存在巖層的鹽水層或海底,是減少大氣中CO2濃度的有效手段。氣體吸附包括物理吸附和化學(xué)吸附。任何氣體在其臨界溫度以下,都會(huì)在其和固體表面之間的范德華力作用下,被固體吸附,但氣體和固體之間沒(méi)有電子轉(zhuǎn)移,這稱為物理吸附。氣體和固體之間發(fā)生了電子的轉(zhuǎn)移,二者產(chǎn)生了化學(xué)鍵力,其作用力和化合物中原子之間形成化學(xué)鍵的力相似,較范德華力大的多,這稱為化學(xué)吸附。CO2物理吸附主要發(fā)生在微孔內(nèi)[3]。多孔材料是最常見的CO2吸附劑,主要包括活性炭、沸石、硅膠等。隨著材料科學(xué)的發(fā)展,利用多孔材料尤其是介孔材料改性提高其對(duì)CO2的化學(xué)吸附得到了越來(lái)越多的研究。

1 活性炭

活性炭是常見的物理吸附劑,比表面積為400～1000m2/g,甚至更高,其中微孔表面積占95%以上[3]?；钚蕴縼?lái)源廣泛,主要由煤制得,也可由椰殼、麥秸等農(nóng)林廢棄物甚至污泥等制取[4-7]。不同原料、不同制備工藝和活化方法制得的活性炭的理化性質(zhì)和表面化學(xué)性質(zhì)都會(huì)有差異。活性炭的吸附性能主要由其孔結(jié)構(gòu)和表面官能團(tuán)決定,尤其是孔結(jié)構(gòu)對(duì)活性炭的性能有時(shí)甚至有決定性的影響?；钚蕴繗怏w吸附作用主要在微孔內(nèi)進(jìn)行,吸附性能好的活性炭在孔結(jié)構(gòu)上有充分發(fā)育的微孔同時(shí)又有數(shù)量及排列元產(chǎn)適宜的介孔和大孔。通過(guò)選擇活性炭的前驅(qū)體或?qū)υ线M(jìn)行改性,采用化學(xué)活化法、物理活化法或化學(xué)-物理聯(lián)用法能在一定程度上控制活性炭的孔結(jié)構(gòu)[3],從而可以改善活性炭的吸附性能。宮國(guó)卓等[8]提出了煤基活性炭孔徑分布的調(diào)控方法及調(diào)控機(jī)理,并通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn):改變KOH加入量和采用質(zhì)量濃度為5%的鹽酸對(duì)炭化料進(jìn)行酸洗,能夠改變炭化料中的鉀含量;隨著KOH含量的提高,活性炭的吸附能力逐漸增強(qiáng),平均孔徑增大,介孔含量提高。王玉新等[9]比較純微孔活性炭和富介孔活性炭的吸附性能后發(fā)現(xiàn),孔結(jié)構(gòu)是影響吸附分離性能的主要因素,富介孔活性炭更適用于CO2/N2、CO2/CH4氣體混和物的吸附分離。張麗丹等[10]研究了煤基活性炭的CO2吸附性能,發(fā)現(xiàn)原料煤的性質(zhì)影響活性炭對(duì)CO2的吸附性能,CO2的吸附量與活性炭的比表面積、孔徑分布有關(guān),但孔徑分布是主要的因素。孔徑分布在0.5～1.7 nm范圍內(nèi)時(shí),有利于CO2的吸附;經(jīng)多次循環(huán)吸脫附后,活性炭對(duì)CO2的吸附量略有減小并達(dá)到恒定值,孔容小和孔徑分布窄的活性炭吸附量衰減較快。黃艷芳等[11]認(rèn)為CO2在活性炭上的吸附發(fā)生在極微孔內(nèi),孔結(jié)構(gòu)參數(shù)不能正確反映活性炭對(duì)CO2的吸附特性。張雙全等[12]則認(rèn)為CO2吸附量與微孔孔容之間呈正相關(guān)關(guān)系,而與比表面積、碘吸附值、四氯化碳吸附值等指標(biāo)之間則沒(méi)有很好的相關(guān)性;孔徑在3.0～3.5 nm之間的孔容和CO2吸附量之間存在較好的線性關(guān)系[13]。郭波等[14]認(rèn)為活性炭的比表面積和微孔容積與吸附量的變化沒(méi)有直接相關(guān)性,但經(jīng)有機(jī)胺或氫氧化鉀與有機(jī)胺混合溶液改性的活性炭CO2的吸附量明顯高于空白活性炭。Aroua等[15]用棕櫚殼活性炭作為前驅(qū)體,研究了聚乙烯亞胺(PEI)對(duì)活性炭吸附性能的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)浸漬0.26%的活性炭吸附容量最大。各種氣體的最大吸附容量排序?yàn)镃O2>CH4>O2>N2。劉麗等[16]通過(guò)試驗(yàn)考察了水對(duì)活性炭吸附性能的影響,發(fā)現(xiàn)活性炭含水量越多,活性炭吸附性能越弱,對(duì)CO2的吸附量越小;相同含水量,再生真空度越高,對(duì)CO2的吸附量越大,但含水量和再生真空度幾乎不影響活性炭的分離性能;采用抽真空再生,可以恢復(fù)活性炭的活性。T.C.Drage等[17]對(duì)MAST活性炭作為燃燒前(IGCC)脫碳吸附劑進(jìn)行了試驗(yàn)研究,發(fā)現(xiàn)在3MPa下活性炭對(duì)CO2的吸附質(zhì)量百分比高達(dá)58% (13mmol/g),而在43MPa下活性炭對(duì)CO2的吸附質(zhì)量百分比只有0.3%,選擇性良好。

活性炭CO2吸附以物理吸附為主。對(duì)于不同的氣體組分,可以選擇不同的活性炭前驅(qū)體并采取措施控制活性炭的孔徑、孔容等孔結(jié)構(gòu)指標(biāo),以及對(duì)活性炭進(jìn)行化學(xué)改性,提高活性炭的吸附分離效果?；钚蕴繉?duì)水分的吸附優(yōu)先于CO2,因此應(yīng)盡量避免在含水環(huán)境使用,以減輕水分對(duì)CO2吸附性能的不利影響。

2 沸石

沸石是一種具有立方晶格的硅鋁酸鹽化合物,分天然和人工合成兩種,生產(chǎn)方法有水熱合成、水熱轉(zhuǎn)化和離子交換等。一般孔徑為0.5～1.0 nm,A型、X型沸石比表面超過(guò)1000m2/g[18],具有強(qiáng)烈的吸水性。Siriwardane等[19]對(duì)沸石分子篩和活性炭的CO2吸附性能進(jìn)行了對(duì)比研究,發(fā)現(xiàn)在25℃時(shí),在任何壓力下(≤2MPa)13X分子篩的CO2吸附容量均高于4A分子篩。壓力低于0.17MPa時(shí),活性炭的吸附容量低于13X分子篩;壓力高于0.17MPa時(shí),活性炭的吸附容量遠(yuǎn)大于13X分子篩。黃艷芳等[20]研究了小孔沸石微孔結(jié)構(gòu)的吸附表征方法。結(jié)果表明,對(duì)于4A和5A沸石,在35s內(nèi)CO2吸附就可以達(dá)到平衡。HK球形模型可以表征4A和5A沸石的孔結(jié)構(gòu)。根據(jù)最大吸附容量和D-A方程計(jì)算的微孔孔容與文獻(xiàn)值最接近。

用堿金屬或堿土金屬對(duì)沸石進(jìn)行離子交換,可以改變沸石的吸附特性。王瑩利等[21]以金屬鹽溶液浸漬的方法對(duì)13X,4A分子篩進(jìn)行改性,選用了4種有代表性的堿土金屬和過(guò)渡金屬離子Ca2+, Sr2+,Zn2+,Cu2+。紅外光譜分析結(jié)果表明,負(fù)載二價(jià)金屬離子的分子篩上CO2的表面吸附態(tài)可以歸屬為一種線式吸附態(tài)和一種剪式吸附態(tài),還有CO2分子非線性化學(xué)吸附在氧化物表面上所形成的類碳酸鹽物種吸附態(tài)。Walton等[22]將NaY型和NaX型沸石用Li+,K+,Rb+和Cs+等堿金屬離子進(jìn)行交換,第一次在溫和條件下研究堿金屬族Y型和X型沸石CO2吸附平衡等溫線和吸附容量。結(jié)果顯示,對(duì)Y型沸石,CO2吸附容量按Cs

沸石孔徑小,吸水性極強(qiáng),不適宜在含水環(huán)境作為CO2吸附劑使用。堿金屬離子或堿土金屬離子對(duì)沸石CO2吸附容量的影響通常隨離子半徑減小而增加。有機(jī)胺改性沸石可明顯提高CO2對(duì)CH4和N2等的選擇性。可以通過(guò)數(shù)學(xué)模擬方法研究沸石的吸附性能。

3 硅膠

硅膠是一種高活性吸附劑,屬非晶態(tài)物質(zhì),其化學(xué)分子式為mS iO2·nH2O。在濕度為100%條件下,硅膠能吸附并凝結(jié)相當(dāng)于自重40%的水氣。梅華等[26]通過(guò)試驗(yàn)研究了硅膠的CO2吸附性能及其與微孔結(jié)構(gòu)的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)比表面大、孔徑分布趨向細(xì)孔有利于硅膠對(duì)CO2的吸附,適當(dāng)?shù)目追植紕t有利于硅膠吸附劑減小擴(kuò)散阻力。李喜[27]研究了用三乙醇胺表面改性后的硅膠對(duì)CH4/CO2混合氣體的分離性能,發(fā)現(xiàn)涂漬15%三乙醇胺的硅膠分離效果最好,分離效果隨著壓力的升高而降低,2atm時(shí)分離系數(shù)能達(dá)到14,在2atm下的穿透曲線基本重合,說(shuō)明吸附劑非常穩(wěn)定。付鑫[28]則用N-甲基二乙醇胺(MDEA)液涂漬粗孔微球硅膠,進(jìn)行N2/CO2吸附分離研究,發(fā)現(xiàn)最佳MDEA的涂漬濃度為35%,最佳吸附壓力為0.4MPa,真空脫附再生比沖洗脫附再生成本更低。卓勝池等[29]用聚合物6FDA -1,5-NDA和硅膠組成復(fù)合吸附劑,并在模擬煙氣中研究該材料中的吸附性能。結(jié)果表明,這種復(fù)合材料對(duì)CO2的吸附量和選擇性隨著聚合物含量的增加而增加,隨溫度的升高而下降。張輝等[30]通過(guò)試驗(yàn)研究工業(yè)硅膠對(duì)燃煤煙道氣中低濃度CO2的吸附捕集。結(jié)果表明,置換時(shí)間與吸附周期對(duì)CO2濃度影響最大,其次為順?lè)艜r(shí)間與產(chǎn)品氣流量,返流工藝影響最小。

上述研究表明,應(yīng)當(dāng)選用細(xì)孔硅膠作為CO2吸附劑。有機(jī)胺能夠提高硅膠的CO2吸附性能,不同有機(jī)胺的最佳涂漬濃度不同,對(duì)CO2的吸附量和吸附選擇性隨溫度的升高而下降。因此,硅膠不適宜在較高溫度下作為CO2吸附劑使用。

4 介孔吸附劑

介孔材料是指孔徑介于2～50 nm的一類多孔材料,其特性為:極高的比表面積(>1000m2/g)、規(guī)則有序的孔道結(jié)構(gòu)、狹窄的孔徑分布、孔徑大小連續(xù)可調(diào);介孔形狀多樣,孔壁組成和性質(zhì)可調(diào)控;通過(guò)優(yōu)化合成條件可以得到高熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性[31]。按照化學(xué)組成分類,介孔材料一般可分M41S,SBA,HMS,MSU等硅基介孔材料和Al2O3, WO3,Zr O2等金屬氧化物介孔物質(zhì)。由于介孔材料具有較高的比表面積和規(guī)整孔道,本身對(duì)CO2具有一定的物理吸附能力[33]。

硅基介孔材料常用作CO2吸附劑載體。趙會(huì)玲[32]等將氨丙基三乙氧基硅烷(APTS)和氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷(AEAP MDS)分別接枝在MCM-41和SBA-15的孔道內(nèi),表面氨基修飾量約為1.5～2.9mmol/g。表面修飾后介孔材料的孔道仍高度有序,但比表面積減小。表面修飾前后CO2的吸附量從0.67mmol/g提高到2.20mmol/g。王林芳等[34]以3-丙胺基三乙氧基硅烷(APTES)為硅烷化試劑,分別采用后修飾法和一步嫁接法將其嫁接到SBA-15的孔內(nèi),結(jié)果表明,一步嫁接法比后修飾法更有利于實(shí)現(xiàn)APTES在SBA-15上的嫁接。魏建文[35]采用氨基修飾及多種有機(jī)胺浸漬等方法來(lái)研制新型吸附劑,發(fā)現(xiàn)對(duì)焙燒去除模板劑后的樣品進(jìn)行水化能使改性后的SBA-16的吸附容量和吸附速率增加。Kim等[36]利用陰離子表面活性劑合成法直接將胺功能化在介孔二氧化硅上,結(jié)果發(fā)現(xiàn),吸附在75℃時(shí)是可逆的。水分對(duì)吸附影響不明顯,與Hiyosh的結(jié)論水蒸汽的存在有利于CO2在改性介孔SBA215上的吸附有所不同[37]。Belmabkhout等[38]對(duì)比了MCM-41、擴(kuò)孔MCM-41 (PE-MCM-41)和三胺表面修飾PE-MCM-41 (TR I-PE-MCM-41)的吸附特性。由于胺官能團(tuán)的作用,即使CO2濃度很低,TR I-PE-MCM-41的吸附量也能達(dá)到很高。與MCM-41相比,TR IPE-MCM-41的CO2/N2選擇性顯著提高,而且吸附可逆,脫附迅速,熱穩(wěn)定,耐水。Belmabkhout等還發(fā)現(xiàn)[39],TR I-PE-MCM-41對(duì)CO2和H2S等酸性氣體相對(duì)于CH4有很高的吸附容量和選擇性,水分能夠提高CO2的吸附容量,與XU等將PEI負(fù)載在MCM-41上的研究結(jié)論一致[39]。Bhagiyalakshmi等[40]用稻殼灰合成了MCM-41,MCM-48和SBA-15,Si-OH鍵的缺陷位置由CPT MS官能化,然后分別用TREN和TEPA進(jìn)行接枝修飾。XRD和BET結(jié)果顯示,母材與其他常規(guī)硅源制得的MCM-41,MCM-48和SBA-15結(jié)構(gòu)基本一致。3種材料的吸附能力排序?yàn)镸CM-48/TREN>MCM-41/ TREN>SBA-15/TREN,而Son等[41]用PEI浸漬MCM-41,MCM-48,SBA-15,SBA-16和KIT-6后得到的CO2吸附容量按孔徑大小排列順序?yàn)镵IT -6>SBA-16≈SBA-15>MCM-48>MCM-41。Gargiulo等[42]用浸漬法將PEI負(fù)載到MCM -48和SBA-15上,隨著PEI負(fù)載量增加,比表面積和孔徑減小。77 K溫度下對(duì)N2無(wú)任何吸附,但在348 K和很低壓力下卻能吸附大量CO2。PEI在MCM-48和SBA-15上的負(fù)載量分別達(dá)到50%和44%時(shí),CO2吸附質(zhì)量百分比能夠達(dá)到6%。真空下幾乎能夠?qū)崿F(xiàn)100%脫附。

Lu[43]等用EDA修飾改性介孔二氧化硅微球粒子(MSPs)獲得新的CO2吸附劑MSP(EDA)。熱力學(xué)分析顯示,吸附熱很低,是典型的物理吸附。將升溫脫附(120℃)和真空脫附(0.0145MPa)結(jié)合起來(lái),可使脫附時(shí)間縮短3/4,脫附能耗顯著下降。經(jīng)過(guò)15次吸附/脫附循環(huán)后,MSP(EDA)吸附容量和物理化學(xué)特性保持不變。

李俊寧等[37]和宋艷等[44]綜述了近年來(lái)以介孔二氧化硅(M41S和SBA)為載體設(shè)計(jì)的CO2吸附劑的研究進(jìn)展后指出,無(wú)論以接枝法還是以浸漬法制備的CO2介孔吸附劑,增加介孔載體表面的活性位的濃度,調(diào)控活性位在孔道表面的分布,同時(shí)控制介孔孔道不被堵塞,對(duì)促進(jìn)CO2在孔道中的傳遞、增加CO2吸附量和改善吸附劑性能有著很重要的影響。相比之下,浸漬法比接枝法得到的吸附劑有更大的CO2吸附量,所以,用浸漬法制備的CO2吸附劑有很大的應(yīng)用潛力。

金屬氧化物介孔材料本身就是良好的CO2吸附劑。付新等[45]用溶膠—凝膠法制備了介孔MgO -ZrO2納米復(fù)合物,比表面積達(dá)183～212m2/g,有較好的熱穩(wěn)定性,在700℃以下介孔孔道不會(huì)坍塌。復(fù)合物表面具有適中的堿性,其堿性位與基體結(jié)合牢固,穩(wěn)定性好。CO2吸附量達(dá)1.6mmol/g,經(jīng)數(shù)次循環(huán)后吸附性能無(wú)明顯下降。Bhagiyalakshmi等[46]用P123和稻殼灰合成SBA-15,用蔗糖和硫酸處理后制得介孔碳CMK-3,最后合成介孔MgO。XRD結(jié)果和吸附等溫線顯示,SBA-15,CMK-3和介孔MgO的結(jié)構(gòu)與從其他常規(guī)硅源合成的產(chǎn)品類同。TGA結(jié)果顯示介孔MgO在25℃和100℃的CO2吸附容質(zhì)量百分比分別為8%和10%,具有CO2選擇性,熱穩(wěn)定性和可再生性,為利用生物廢棄物開發(fā)高效CO2吸附劑開創(chuàng)了新路。

介孔CO2吸附劑研究以硅基介孔材料研究為主。介孔材料本身對(duì)CO2的物理吸附能力較弱,但通過(guò)在介孔孔道內(nèi)負(fù)載有機(jī)胺或金屬氧化物等堿性物質(zhì),可以大幅提高其對(duì)CO2的化學(xué)吸附能力,在一定溫度范圍內(nèi)吸附能力隨溫度的升高而增大。水分對(duì)CO2吸附具有促進(jìn)作用。選擇合適的介孔材料和改性材料,優(yōu)化浸漬工藝是獲得高性能CO2介孔吸附劑的關(guān)鍵。

5 結(jié)語(yǔ)

活性炭、沸石和硅膠等多孔吸附劑對(duì)CO2的吸附以物理吸附為主,吸附量與比表面積、孔徑分布有關(guān),孔徑分布是主要的因素。發(fā)達(dá)的微孔同時(shí)配以數(shù)量及排列均適宜的介孔和大孔能夠促進(jìn)CO2物理吸附,但吸濕性使其無(wú)法應(yīng)用于燃燒后CO2捕集和分離。采用胺類等堿性物質(zhì),負(fù)載在多孔材料尤其是介孔材料孔表面形成復(fù)合吸附劑,將物理吸附轉(zhuǎn)化為化學(xué)吸附,能夠提高CO2吸附容量、選擇性和最佳吸附溫度,水蒸汽不會(huì)影響CO2吸附性能甚至還有促進(jìn)作用,是優(yōu)良的CO2吸附劑。隨著材料科學(xué)的發(fā)展,開發(fā)吸附容量大、選擇性好、脫附能耗低、高熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性的復(fù)合CO2多孔吸附劑應(yīng)當(dāng)成為今后研究的重要方向。

[1]毛健雄.氣候變化對(duì)燃煤發(fā)電技術(shù)的挑戰(zhàn)[M].北京:清華大學(xué), 2008.

[2]石謙,郭衛(wèi)東,韓宇超,等.二氧化碳海洋傾廢的研究進(jìn)展[J].海洋通報(bào),2005,24(2):72-78.

[3]解強(qiáng),張香蘭,李蘭廷,等.活性炭孔結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié):理論、方法與實(shí)踐[J].新型炭材料,2005,(2):93-100.

[4]馮培松.活化條件對(duì)煤質(zhì)活性炭比表面積、孔容的影響[J].貴州化工,2008,(6):6-7,17.

[5]Seok-Jin Son,Jung-Sik Choi,Ko-Yeon Choo,et al.Development of carbon dioxide adsorbents using carbonmaterialsprepared from coconut shell[J].Korean J Chem Eng,2005,22(2):291-297.

[6]彭金輝,張世敏,張利波.微波輻照麥秸制造活性炭[J].環(huán)境污染與防治,2000,(5):3-4.

[7]唐志雄,岑超平,方平,等.污泥含炭吸附劑的制備工藝優(yōu)化及性能表征[J].化工進(jìn)展,2008,27(10):1642-1646.

[8]Gong Guo-zhuo,Xie Qiang,Zheng Yan-feng,et al.Regulation of pore size distribution in coal-based activated carbon[J].New CarbonMaterials,2009,(2):49-54.

[9]王玉新,蘇偉,周亞平.不同結(jié)構(gòu)活性炭對(duì)CO2、CH4、N2及O2的吸附分離性能[J].化工進(jìn)展,2009,(2):39-42,54.

[10]張麗丹,王曉寧,韓春英,等.活性炭吸附二氧化碳性能的研究[J].北京化工大學(xué)學(xué)報(bào),2007,34(1):76-80.

[11]黃艷芳,馬正飛,姚虎卿.活性炭吸附CO2與其微孔體積的關(guān)系[J].燃料化學(xué)學(xué)報(bào),2008,(3):89-94.

[12]張雙全,馬蓉,朱文魁,等.用于吸附分離CO2的活性炭研究[J].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2004,(6):77-80.

[13]張雙全,羅雪嶺,郭哲,等.CO2吸附量與活性炭孔隙結(jié)構(gòu)線性關(guān)系的研究[J].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2008,(4):147-150, 156.

[14]郭波,常麗萍,李春虎,等.活性炭對(duì)CO和CO2的吸附行為研究[J].太原理工大學(xué)學(xué)報(bào),2006,(3):85-88.

[15]Mohamed Kheireddine Aroua,Wan Mohd Ashri Wan Daud,Chun Yang Yin.Adsorption capacities of carbon dioxide,oxygen,nitrogen and methane on carbon molecular basket derived from polyethyleneimine impregnation onmicroporouspalm shell activated carbon[J]. Separation and Purification Technology,2008,62(3):609-613.

[16]劉麗,張劍鋒,楊麗蕓.變壓吸附分離技術(shù)中水對(duì)活性炭吸附性能的影響[J].低溫與特氣,2009,(1):17-20.

[17]Drage T C,Kozynchenko O,Pevida C,et al.Developing activated carbon adsorbents for pre-combustion CO2Capture[J].Energy Procedia,2009,(1):599-605.

[18]傳秀云,盧先初,龔平.天然礦物材料的多孔結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)組裝和光催化性能[J].地學(xué)前緣,2005,12(1):188-195.

[19]RanjaniV,Siriwardane,Ming-Shing Shen,et al.Adsorption ofCO2onMolecular Sieves and Activated Carbon[J].Energy Fuels,2001, 15(2):279-284.

[20]黃艷芳,馬正飛,姚虎卿.小孔沸石微結(jié)構(gòu)的CO2吸附表征[J].離子交換與吸附,2009,25(1):62-69.

[21]王瑩利,蘇運(yùn)來(lái),許磊.金屬離子改性分子篩對(duì)CO2的吸附研究[J].石油化工,2005,(1):21-24.

[22]Krista SW,Morgan B A,DouglasL M.CO2adsorption in Y and X zeolitesmodified by alkali metal cation exchange[J].Microporous andMesoporousMaterials,2006,91(1/3):78-84.

[23]Justyna Pawlesa.Synthesis and adsorption investigations of zeolites MCM-22 andMCM-49 modified by alkalimetal cations[J].Adsorption,2007,(3):257-265.

[24]KlepelO,HungerB.Temperature-programmed desorption(TPD) of carbon dioxide on alkali-metal cation-exchanged faujasite type zeolites[J].Journal of Ther mal Analysis and Calorimetry,2005, (1):201-206.

[25]Xiaoliang Xu,Xingxiang Zhao,Linbing Sun,et al.Adsorption separation of carbon dioxide,methafie and nitrogen on monoethanol amine modifiedβ-zeolite[J].Journal of Natural Gas Chemistry, 2009,(18):167-172.

[26]梅華,陳道遠(yuǎn),姚虎卿,等.硅膠的二氧化碳吸附性能及其與微孔結(jié)構(gòu)的關(guān)系[J].天然氣化工,2004,(5):23-27.

[27]李喜.甲烷/二氧化碳吸附劑研究[D].天津:天津大學(xué),2006.

[28]付鑫.氮?dú)?二氧化碳的吸附分離[D].天津:天津大學(xué),2007.

[29]卓勝池,黃永民,胡軍,等.有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合材料吸附分離CO2的模擬研究[J].中國(guó)科技論文在線,2008,(12):45-49.

[30]張輝,劉應(yīng)書,劉文海,等.煙氣中低濃度二氧化碳吸附捕集中試試驗(yàn)研究[J].低溫與特氣,2009,(1):12-16.

[31]王全義,李丹東,齊越,等.具有二次介孔分子篩材料的制備和應(yīng)用[J].工業(yè)催化,2007,15(7):10-16.

[32]趙會(huì)玲,胡軍,汪建軍,等.介孔材料氨基表面修飾及其對(duì)CO2的吸附性能[J].物理化學(xué)學(xué)報(bào),2007,23(6):801-806.

[33]岳明波,朱建華.從介孔分子篩原粉研制高效吸附二氧化碳的有機(jī)胺-介孔復(fù)合材料[J].催化學(xué)報(bào),2008,29(10):1051-1057.

[34]王林芳,馬磊,王愛琴,等.氨基硅烷修飾的SBA-15用于CO2的吸附[J].催化學(xué)報(bào),2007,(9):59-64.

[35]魏建文.介孔二氧化硅改性及其吸附CO2研究[D].杭州:浙江大學(xué),2009.

[36]Se-Na Kim,Won-Jin Son,Jung-Sik Choi,et al.CO2adsorption using amine-functionalized mesoporous silica prepared via anionic surfactant-mediated synthesis[J].Microporous and Mesoporous Materials,2008,115(3):497-503.

[37]李俊寧,王麗娜,齊 濤,等.介孔氣體吸附劑[J].化學(xué)進(jìn)展, 2008,20(6):851-858.

[38]Youssef Belmabkhout,Abdelhamid Sayari,Effect of pore expansion and amine functionalization of mesoporous silica on CO2adsorption over a wide range of conditions[J].Adsorption,2009,15(3):318 -328.

[39]Youssef Belmabkhout,Guy De Weireld,Abdelhamid Sayari.Amine -bearingmesoporous silica for CO2and H2S removal from natural gas and biogas[J].Langmuir,2009,25(23):1327-1328.

[40]Margandan Bhagiyalakshmi,Lee Ji Yun,RamaniAnuradha,et al.U-tilization of rice husk ash as silica source for the synthesis of mesoporous silica and their application to CO2adsorption through TREN/ TEPA grafting[J].Journal of Hazardous Materials,2010,175 (113):928-938.

[41]Won-Jin Son,Jung-Sik Choi,Wha-Seung Ahn.Adsorptive removal of carbon dioxide using polyethyleneimine-loaded mesoporous silica materials[J].Microporous and MesoporousMaterials, 2008,113(1/3):31-40.

[42]Gargiulo N,Caputo D,Colella C.Preparation and characterization of polyethylenimine-modified mesoporous silicas as CO2sorbents [J].Studies in Surface Science and Catalysis,2007,170(2):1938 -1943.

[43]ChungsyingLu,Fengsheng Su,Shih-Chieh Hsu,et al.Ther modynamics and regeneration of CO2adsorption on mesoporous spherical -silica particles[J].Fuel Processing Technology,2009,90(12): 1543-1549.

[44]宋艷,李永紅.介孔分子篩的應(yīng)用研究新進(jìn)展[J].化學(xué)進(jìn)展, 2007,19(5):659-664.

[45]付新,劉水剛,李軍平,等.高穩(wěn)定性介孔MgO-ZrO2納米復(fù)合物對(duì)CO2吸附性能研究[J].精細(xì)化工,2008,(11):56-60.

[46]MargandanBhagiyalakshmi,Ji YunLee,Hyun Tae Jang.Synthesisof mesoporous magnesium oxide:Its application to CO2chemisorption [J].International Journal of Greenhouse Gas Control,2010,4(1): 51-56.

X701.7

B

1674-8069(2010)05-023-05

2010-05-27;

2010-08-20

任德剛(1969-),男,山東煙臺(tái)人,高級(jí)工程師,從事火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)和管理工作。E-mail:dgren@cpecc.net

Abstract:There are two types of CO2adsorption:physical adsorp tion and chem ical adsorption.Physical adso rption take places m ainly in the m icropores.Active carbon,zeolite and silica are all conventional physical adsorbents.Adjusting porous m aterial structure can change the absorption capacity.O ne effective method to enhance the adsorption capacity is grafting or impregnating am ine on the surface of porous material especially the m esoporous m aterial,which can alter the adsorption from physical to chem ical.The research progress on CO2porous adsorbent including active carbon,zeolite,silica and modified mesoporous material were summarized briefly, then the future improvem ent emphasis were po inted out.

Key words:CO2;porous adsorbent;research progress