Page 88 - 《精细化工》2022年第8期

·1588· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

钙基吸附剂理论吸附容量较大，可达 4~8 mmol/g， 稳定性良好等特性。目前广泛应用的碳基吸附剂
同时由于原料成本低，制备工艺简单，也是目前 主要包括活性炭、碳纳米管和石墨烯等 [33] 。分子
应用最为广泛的高温吸附剂之一。 筛基吸附剂是一类具有骨架结构的微孔晶体硅酸
2.1.2 中温吸附剂 盐材料，在其骨架中，CO 2 能与碱金属阳离子产
中温吸附剂的吸附温度一般在 200~400 ℃， 生强静电作用，具有较高的 CO 2 吸附量和选择性，
主要包括氧化镁基和类水滑石基吸附剂。氧化镁 被广泛用于 CO 2 气体的吸附；固体胺吸附剂是将
基吸附剂的吸附原理在于 MgO 与 CO 2 生成稳定 有机胺负载于固体载体上，可与 CO 2 发生化学吸
的 MgCO 3，与高温氧化钙基吸附剂相比，具有较 附，相比液胺吸收法所需的再生能耗大幅降低，
低的再生温度，对能耗的需求也远远小于氧化钙 在与固体材料的结合应用上取得了较为突出的研
基吸附剂，然而其吸附容量不高，吸附速率较慢， 究成果；碱金属吸附剂包括钾基吸附剂（K 2CO 3）
再生过程中比表面积下降也相对较快；类水滑石 和钠基吸附剂（Na 2CO 3），其吸附原理为 CO 2 和
基吸附剂是一种层间具有可交换阴离子的无机层 水与碱金属碳酸盐反应形成碳酸氢盐，再对碳酸
状材料，由于类水滑石基材料在使用过程中存在 氢盐进行热处理，使碳酸盐再生并释放出 CO 2；
易团聚、回收困难等问题，限制了其对 CO 2 的吸 MOF 是由金属离子和有机配体构成的具有大比
附作用，故该材料吸附容量较小（约 1 mmol/g）， 表面积的晶体材料，在组装过程中，可以实现一
常采用胺基嫁接法提高吸附容量。 系列不同的 MOF 体系结构，每个体系结构都有
2.1.3 低温吸附剂 独特的组成和结构特性，因此成为极具潜力的新
低温吸附剂的吸附温度一般小于 200 ℃，种 型 CO 2 吸附材料，近年来引起了国内外的广泛关注
类较多，主要包括碳基、分子筛基吸附剂、固体 与研究。
胺、碱金属、金属有机框架（MOF）等。碳基吸 2.2 吸附分离法应用研究进展
附剂是从烟气中分离二氧化碳最常用的材料之 不同种类的吸附剂具有不同的结构、组成、
一。其主要的吸附原理为物理吸附，具有成本低、 吸附机理和性能。近年来，人们对高性能的吸附剂
比表面积大、适应性强、易于再生、化学和水热 开展了大量研究，部分吸附剂性能数据列于表 3。

表 3 二氧化碳吸附剂性能对比
Table 3 Performance comparison of carbon dioxide adsorbents
最大吸附容量/
吸附剂 吸附测试条件 参考文献
(mmol/g)
SBA-15 3.27 CO 2 吸附剂性能采用纯 CO 2 在吸附仪上测试 0~100 kPa 条件下 25~100 ℃的吸附 [34]
等温曲线；CO 2 穿透吸附性能采用空气气氛，在固定床反应器上 25 ℃下测定
UiO-66@GO 3.37 采用静态体积气体吸附仪在 0~120 kPa 条件下测试对 CO 2 的吸附性能，样品测 [35]
试量 0.1~0.2 mg，吸附温度为 25 ℃，解吸温度为 120 ℃
胺基功能化 MOF-177 4.60 采用纯 CO 2 在热重分析仪上测试吸附剂（10 mg）25~65 ℃的 CO 2 吸附性能 [36]
Li 4SiO 4 球形颗粒 7.00 采用体积分数 15% CO 2 和 85% N 2 混合气，在热重分析仪上测试 550~650 ℃下 [37]
对 CO 2 的吸附性能。解吸条件为 700 ℃下用纯 N 2 流进行解吸
纳米沸石 7.48 采用 CO 2 和 N 2 混合气，在绝热吸附柱上测试 20~100 ℃下吸附剂（0.5 g）对 [38]
CO 2 的吸附性能
碳纳米片（3D-PGCNs） 2.66 采用纯 CO 2 气体（流速 25 mL/min）在同步热分析仪上测试对 CO 2 的吸附性能， [39]
吸附温度为 75 ℃，压力为 101.3 kPa
二氧化硅（Si-MCM-41） 2.26 采用变压吸附方式，在 Rubotherm 吸附分析仪上测定对 CO 2 的吸附性能 [40]
MgO 基吸附剂 3.34 采用纯 CO 2 气体在化学吸附仪上测试样品（50~100 mg）对 CO 2 的吸附性能， [41]
吸附温度为 120 ℃

ANYANWU 等 [34] 合成了一种扩孔 SBA-15 分 果表明，扩孔后的 SBA-15 由于孔径增大，降低
子筛，其孔径可达 12.3 nm（常规 SBA-15 孔径 了传质阻力，提高了 CO 2 吸附性能，最高吸附容
7.87 nm）。采用二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷 量可达 3.27 mmol/g。CAO 等 [35] 采用水热法合成
分别对扩孔 SBA-15 与常规 SBA-15 进行胺接枝， 了锆金属有机框架 UiO-66 和氧化石墨烯（GO）
探究了分子筛孔结构对 CO 2 吸附性能的影响。结 的新型复合材料 UiO-66@GO，并在室温下测试