本文關(guān)鍵詞：基于雙極膜電滲析的氨法碳捕集與解吸技術(shù)研究

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【摘要】：由近年來煤炭、石油、天然氣等化石燃料的大量使用所導(dǎo)致的溫室效應(yīng)已成為全球性的熱點問題,碳減排措施勢在必行。目前的碳捕集技術(shù)存在一些問題,比如初投資大、設(shè)備腐蝕和再利用困難等,因此研究低廉高效并且可循環(huán)再生利用的脫碳吸收與解吸技術(shù)是一項重要課題。本實驗利用自主設(shè)計的一套雙極膜電滲析系統(tǒng)對氨法脫碳富液的解吸進行詳細深入的研究。在該實驗系統(tǒng)上,首先以單一成分的NH4HCO3溶液來模擬氨法脫碳富液,研究了進料濃度、料液流量和解吸電流對CO2解吸速率、解吸效率、電流效率和解吸能耗的影響。然后,考察了煙氣中SO2、NOx和CO2與NH3?H2O的反應(yīng)機理以及雙極膜電解吸的機理,進一步調(diào)整操作工況,探究了氨法脫碳吸收富液雙極膜電解吸的一般規(guī)律,并研究了(NH4)2SO3、(NH4)2SO4、NH4NO3、NaCl和NH4Cl等共存組分對脫碳富液CO2雙極膜電解吸的影響。其次,本文結(jié)合雙極性膜水解離特性以及電滲析工作基本原理,推測出雙極膜電滲析器中離子遷移的一般規(guī)律及機理,并通過實驗驗證了上述推測。研究發(fā)現(xiàn),NH4HCO3溶液的雙極膜電解吸最佳工況是NH4HCO3濃度在0.5 M左右;料液流速為80 L/h;電流密度為150A/m2。解吸比例為71.66%,解吸能耗低至2.21 Kwh/kg-CO2。共存雜質(zhì)組分的種類、質(zhì)量分數(shù)、pH值和表面張力等對CO2的雙極膜電解吸均能產(chǎn)生一定影響。少量NaCl、NH4Cl和(NH4)2SO4成分的共存對吸收富液的電解吸是有利的,且對電解吸的影響程度為NaClNH4Cl(NH4)2SO4;吸收富液中應(yīng)該極力避免(NH4)2SO3成分的存在;NH4NO3成分的共存對脫碳富液電解吸的影響不大。因此,有必要在脫碳前對煙氣中有害的氣體成分進行控制,減少其對雙極膜電解吸性能和解吸液的理化特性帶來的不利影響。離子交換膜對相反電荷的離子有很大的阻滯作用,雙極膜可以將水解離出氫離子和氫氧根離子,除鹽過程中離子的遷移以直流電場作用下的定向移動為主,以濃差等擴散作用為輔。最后,論文展望了該技術(shù)的發(fā)展前景。本研究旨在為雙極膜電滲析應(yīng)用于氨法脫碳后溶液解吸提供基礎(chǔ)實驗數(shù)據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X701

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