湿气源吸附碳捕集： CO_2/H_2O共吸附机制及应用

【摘要】：大型湿气源排放中普遍存在的水汽是制约吸附碳捕集规模化发展的重要挑战之一。H_2O的极性往往会导致吸附材料的CO_2捕集率降低甚至出现失效，也会造成捕集系统产生温降、压降等寄生损失，甚至形成设备腐蚀、吸附剂中毒等不利影响，最终额外能耗和成本大幅提高。为解决上述挑战，深入理解CO_2与H_2O共吸附过程的作用机制，据此开发成本合理、再生能耗低且对水气不敏感的高效CO_2吸附剂及吸附技术是实现湿气源下高效吸附碳捕集的重要途径。目前，由于分散在多个领域且各有侧重，关于H_2O对CO_2吸附影响的机制分析缺乏汇总与概括，难以形成相对统一的观点。本文针对CO_2与H_2O共吸附过程，从宏观与微观层面进行了详细综述。首先，基于共吸附机制的基础研究，依次介绍了竞争吸附、变湿吸附和呼吸效应领域的研究进展并进行了简要评价。其次，基于共吸附的应用研究，阐述了湿气源CO_2捕集技术的吸附剂研发与工艺改进两部分的现状及进展，也对不同湿气源下CO_2捕集水平进行了简要评价。最后，总结了目前研究中的不足之处并展望了未来的研究方向。本文将分散于各领域的CO_2与H_2O共吸附过程进行集中归纳、分析和对比，或可为湿气源碳捕集技术提供有效的指导。