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在許多吸附分離的應(yīng)用過程中，需要從給定的氣體混合物中除去不同極性的蒸氣，水蒸氣的存在會(huì)干擾某些吸附質(zhì)的吸附分離。

例如在溫室氣體二氧化碳的捕集和儲(chǔ)存（CCS）技術(shù)中，方法的選擇需要綜合考慮碳捕集過程的再生能耗、毒性、回收后二氧化碳的純度和成本等因素，恰當(dāng)?shù)奶疾都椒▽?duì)捕集效果的發(fā)揮尤為關(guān)鍵。電廠中經(jīng)過脫硫脫硝處理后的煙氣成分主要包括氮?dú)狻⒍趸己退魵?。溶液吸收法中的化學(xué)吸收法、膜分離法和固體吸附法均可實(shí)現(xiàn)電廠煙氣條件下的二氧化碳捕集，但相較于化學(xué)吸收法和膜分離法，固體吸附法具有節(jié)能環(huán)保、設(shè)備輕便靈活的優(yōu)勢(shì)。綜合評(píng)價(jià)吸附材料的二氧化碳吸附性能的指標(biāo)有吸附容量、吸附速率、CO2 分離選擇性（CO2 選擇性吸附能力）、耐水性、再生性以及能耗。在水蒸氣存在條件下，沸石分子篩耐水性較差；再生過程中能耗較高。研究人員對(duì)其進(jìn)行功能化處理，主要方法有陽離子交換和負(fù)載有機(jī)胺等。

圖(a)CO2的TSA吸附-解吸曲線(吸附：H2O/CO2/Ar/N2(3/15/2/80, v/v/v/v@313K，脫附CO2 100,v@403K);

圖(b)CO2的TSA吸附-解吸曲線(吸附：CO2/Ar/N2(15/2/83, v/v/v@313K，脫附CO2 100,v@403K);

圖(c)3%含水率和干燥的CO2的吸附量對(duì)比圖

由上圖可知，在干燥的煙氣環(huán)境下，EDA-Y、PEI/SiO2、NaX、EFS-10、SGCU-29吸附量分別為1.9、2.5、2.1、1.4、1.3mmol/g。在濕煙氣中，NaX、EFS-10、SGCU-29的CO2的吸附量都比較低分別是0.23mmol/g、0.17mmol/g、0.18mmol/g，對(duì)比干燥煙氣Y型分子篩經(jīng)過胺基化改性后為EDA-Y和PEI/SiO2可以有效地吸附濕煙氣中的二氧化碳，吸附量分別是1.6和3.3mmol/g，這是因?yàn)榻?jīng)過改性的沸石中的游離胺基團(tuán)可以有效地吸附濕煙氣中的二氧化碳，而強(qiáng)共吸附的水則抑制了CO2的解吸條件下尿素的形成（即胺與二氧化碳之間的脫水反應(yīng)）。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>

選用分子篩樣品，模擬該樣品用于電廠中的煙氣處理的過程。（煙氣組分：二氧化碳，氮?dú)?，水蒸氣）?yàn)證水蒸氣對(duì)溫室氣體二氧化碳吸附捕集性能的影響。

實(shí)驗(yàn)儀器

精微高博JW-MIX 100穿透曲線與傳質(zhì)分析儀，及含Pfeiffer分子泵（德國(guó)）的Master 400質(zhì)譜儀。

實(shí)驗(yàn)方法

BTC穿透曲線測(cè)試

樣品預(yù)處理

將約0.35克的分子篩樣品裝填于1ml吸附柱內(nèi)，150℃下使用氦氣流動(dòng)吹掃1小時(shí)，以去除水蒸氣分和其他雜質(zhì)成分。

測(cè)試條件

單組份穿透實(shí)驗(yàn)測(cè)試條件：測(cè)試流量為100.0 mL/min: 10.00 % CO2, 90.00 % N2（載氣），即CO2/N2 (10/90, v/v) ；吸附壓力1bar；吸附溫度313K。預(yù)處理后，將吸附柱冷卻至測(cè)量溫度313K。達(dá)到恒定溫度后，采用預(yù)定的氣體組分進(jìn)行穿透和競(jìng)爭(zhēng)吸附實(shí)驗(yàn)。

結(jié)果與討論

(a)分子篩在CO2/N2 (10/90, v/v) 干燥氣氛下的穿透曲線； 

(b)分子篩在CO2/N2 (10/90, v/v) （RH=80%）氣氛下的穿透曲線。

在干燥氣氛下，CO2的穿透為典型的S型穿透曲線，吸附量為1.71mmol/g。在濕度RH=80%，CO2和水蒸氣之間有競(jìng)吸附出現(xiàn)，分子篩吸附弱組分CO2后，由于強(qiáng)組分水蒸氣的競(jìng)爭(zhēng)吸附存在出現(xiàn)了解吸，此時(shí)CO2總吸附量為0.528mmol/g。這是因?yàn)橛捎谒肿优c吸附劑之間的強(qiáng)相互作用，使對(duì)CO2吸附能力和分離性能受到影響，導(dǎo)致其與二氧化碳和水蒸氣的不利競(jìng)爭(zhēng)吸附出現(xiàn)。

結(jié)論

在實(shí)驗(yàn)吸附分離的應(yīng)用過程中，如果由水蒸氣存在，要重視水蒸氣的存在會(huì)干擾吸附質(zhì)的吸附分離?？梢赃x用帶有蒸汽發(fā)生器的穿透曲線儀器模擬測(cè)試實(shí)際工況，得到真實(shí)吸附和分離性能。

測(cè)試儀器推薦

JW-MIX 100穿透曲線與傳質(zhì)分析儀

JW-MIX 100穿透曲線與傳質(zhì)分析儀，集眾多功能于一體：動(dòng)態(tài)氣流吸附與解吸、穿透曲線的確定與評(píng)估、吸附動(dòng)力學(xué)研究、共吸附和置換作用的研究、吸附選擇性的測(cè)定、混合氣體吸附平衡的測(cè)定、流動(dòng)吸附過程的熱平衡研究都可以實(shí)現(xiàn)。還可選擇配置色譜法和零長(zhǎng)柱發(fā)測(cè)定擴(kuò)散系數(shù)。

我們的實(shí)驗(yàn)室一直致力于新材料表征、新實(shí)驗(yàn)方法、吸附學(xué)方法論的探究，如有研發(fā)項(xiàng)目及商務(wù)合作可隨時(shí)聯(lián)系我們，謝謝！

精微高博（JWGB）成立于2004年，推出中國(guó)第一臺(tái)靜態(tài)容量法氮吸附儀JW-RB,被譽(yù)為“中國(guó)氮吸附儀的開拓者”。19年來已發(fā)展為集研發(fā)、制造、銷售、服務(wù)于一體的國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)，專業(yè)從事于靜態(tài)比表面積及孔徑分析儀、動(dòng)態(tài)比表面積測(cè)定儀、蒸汽吸附儀、化學(xué)吸附儀、競(jìng)爭(zhēng)吸附儀、微反裝置、真密度儀等材料表征設(shè)備的研究。是中國(guó)材料表征儀器的領(lǐng)先制造商，產(chǎn)品銷售全球十幾個(gè)國(guó)家和地區(qū)，致力于向全球客戶提供高質(zhì)量、高易用性、高性價(jià)比的產(chǎn)品和服務(wù)解決方案。

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