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沼气是一种可再生的清洁能源,它是由有机物质如厌氧消化池和填埋场中的废物或污泥的生物降解产生的,在一定程度上能缓解传统化石燃料(如煤、石油)等造成的环境问题。沼气中富含CO2,而CO2是一种难分解的气体,如果浓度过高,会降低沼气的热值,并限制其实际应用。因此,分离沼气中的CO2十分重要。
为了解决这一问题,本文通过有机胺浸渍大孔树脂制备树脂基固态胺这一技术来进行沼气提纯以去除沼气中的CO2。N2吸附-脱附、红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微电镜(SEM)和热重分析法(TGA)用于表征浸渍有机胺之后的树脂载体。在0.2MPa、25℃、气体流速为100ml/min时,测试了固态胺吸附剂对模拟沼气中CO2的吸附性能。详细评估了载体和有机胺的种类、进气流量以及吸附温度对吸附剂吸附性能的影响,还研究了再生性和循环稳定性。主要成果如下:
(1)将AB-8、ADS-17、D1400、DM130、D3520、D4020等树脂作为载体,采用聚乙烯亚胺(PEI)作为有机胺改性剂。在有机胺负载量为20%时,吸附剂吸附效果较好的载体有AB-8、D1400、ADS-17。
(2)用聚乙烯亚胺(PEI)和四乙烯五胺(TEPA)改性吸附效果较好的树脂载体ADS-17和D1400,发现ADS-17-40%TEPA、ADS-17-40%PEI和D1400-40%TEPA这三种固态胺吸附剂相对于同系列其他浓度的固态胺吸附剂对CO2吸附量最大。同时不同负载量的小分子TEPA相较于大分子有机胺PEI对CO2的吸附量高。但PEI改性的载体比TEPA改性的载体具有更好的热稳定性。此外,在相同负载量下,D1400系列固态胺吸附剂对CO2的吸附量高于ADS-17系列固态胺吸附剂。
(3)测试不同温度和流速对ADS-17-40%TEPA、ADS-17-40%PEI和D1400-40%TEPA这三种固态胺吸附剂吸附能力的影响。当压力为0.2MPa、进气流量为100ml/min、吸附的环境温度在25℃-90℃内变化时,固态胺吸附剂对CO2的吸附量随吸附温度的升高逐渐减小。在压力为0.2MPa、温度为25℃、气体的流速从100ml/min增加至200ml/min时,ADS-17-40%TEPA、ADS-17-40%PEI的CO2吸附量逐渐增大,而D1400-40%TEPA的CO2吸附量没有发生明显变化。
(4)在0.2MPa、200ml/min的条件下进行再生,CO2解吸时间随着有机胺负载量的增大而减慢。当压力为0.2MPa、气体的流速从100ml/min增加至200ml/min时,固态胺吸附剂的CO2解吸时间随流量的增大逐渐减慢。
为了解决这一问题,本文通过有机胺浸渍大孔树脂制备树脂基固态胺这一技术来进行沼气提纯以去除沼气中的CO2。N2吸附-脱附、红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微电镜(SEM)和热重分析法(TGA)用于表征浸渍有机胺之后的树脂载体。在0.2MPa、25℃、气体流速为100ml/min时,测试了固态胺吸附剂对模拟沼气中CO2的吸附性能。详细评估了载体和有机胺的种类、进气流量以及吸附温度对吸附剂吸附性能的影响,还研究了再生性和循环稳定性。主要成果如下:
(1)将AB-8、ADS-17、D1400、DM130、D3520、D4020等树脂作为载体,采用聚乙烯亚胺(PEI)作为有机胺改性剂。在有机胺负载量为20%时,吸附剂吸附效果较好的载体有AB-8、D1400、ADS-17。
(2)用聚乙烯亚胺(PEI)和四乙烯五胺(TEPA)改性吸附效果较好的树脂载体ADS-17和D1400,发现ADS-17-40%TEPA、ADS-17-40%PEI和D1400-40%TEPA这三种固态胺吸附剂相对于同系列其他浓度的固态胺吸附剂对CO2吸附量最大。同时不同负载量的小分子TEPA相较于大分子有机胺PEI对CO2的吸附量高。但PEI改性的载体比TEPA改性的载体具有更好的热稳定性。此外,在相同负载量下,D1400系列固态胺吸附剂对CO2的吸附量高于ADS-17系列固态胺吸附剂。
(3)测试不同温度和流速对ADS-17-40%TEPA、ADS-17-40%PEI和D1400-40%TEPA这三种固态胺吸附剂吸附能力的影响。当压力为0.2MPa、进气流量为100ml/min、吸附的环境温度在25℃-90℃内变化时,固态胺吸附剂对CO2的吸附量随吸附温度的升高逐渐减小。在压力为0.2MPa、温度为25℃、气体的流速从100ml/min增加至200ml/min时,ADS-17-40%TEPA、ADS-17-40%PEI的CO2吸附量逐渐增大,而D1400-40%TEPA的CO2吸附量没有发生明显变化。
(4)在0.2MPa、200ml/min的条件下进行再生,CO2解吸时间随着有机胺负载量的增大而减慢。当压力为0.2MPa、气体的流速从100ml/min增加至200ml/min时,固态胺吸附剂的CO2解吸时间随流量的增大逐渐减慢。