用于CO2吸附的聚丙烯酰胺多孔球形顆粒合成及性能研究.pdf

1、火電廠是我國溫室氣體二氧化碳(CO2)的主要排放源，為了實(shí)現(xiàn)CO2高效減排的目的，針對火電廠碳捕集技術(shù)，進(jìn)一步研究開發(fā)出成本低廉、綜合性能優(yōu)異的低溫CO2吸附材料有著重要的意義。由于胺基與CO2分子之間的弱化學(xué)反應(yīng)，胺基吸附劑具有好的吸附性能，同時(shí)還具備著低能耗再生的潛力。本文以丙烯酰胺為單體，N,N亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)劑，通過油包水包油(O1/W/O2)多重乳液聚合的方法，采用形貌調(diào)控、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、納米增強(qiáng)、界面修飾等手段，合成了可用

2、于流化床工藝的球形固體胺吸附劑。主要研究內(nèi)容有:
　　(1)通過復(fù)合乳化劑與高速剪切的協(xié)同作用對孔徑結(jié)構(gòu)與尺寸進(jìn)行了調(diào)控，探索了規(guī)整球形多孔材料成型的條件。具有較低表面能、較高粘度、與乳液液滴相似密度的第三相(O2)有利于W/O1濃乳液液滴形成單分散的球形乳液滴;快速的聚合速度、適宜的聚合溫度能夠使單分散的液滴穩(wěn)定快速聚合成球;調(diào)節(jié)乳液粘度，在保證孔結(jié)構(gòu)及孔徑分布和高球形度的同時(shí)，盡可能的提升分散相的體積分?jǐn)?shù)，是制備高效率的球形固

3、體胺吸附材料的關(guān)鍵因素。
　　(2)通過沉淀聚合法形成O1/W/O2多重乳液體系，合成了納米增強(qiáng)的球形聚合物顆粒?？疾炝思{米粒子對基體材料的增強(qiáng)作用，添加1.5wt.％nano-TiO2后其破碎強(qiáng)度為33.43N，提升了56％。PEI(Ms=1800)負(fù)載量為60wt％的球型聚合物顆粒的CO2吸附性能良好。在純CO2和110℃條件下，吸附量達(dá)到3.74mmol/g，對模擬煙氣(N2∶CO2=9∶1)，吸附達(dá)到90％CO2吸附量的時(shí)

4、間為10min，在純CO2環(huán)境中解吸時(shí)達(dá)到解吸平衡的時(shí)間為12min，經(jīng)過50次的循環(huán)后CO2吸附容量從3.69降低至3.41mmol/g，下降了7.59％。
　　(3)通過反相懸浮聚合，大大縮短了吸附劑的制備周期，同時(shí)在剪切力的作用下獲得了粒徑更小的球形聚合物顆粒，粒徑集中分布在0.4-0.9mm。進(jìn)一步對其CO2綜合吸附性能進(jìn)行驗(yàn)證，負(fù)載60wt.％PEI(Ms=1800)后，其在110℃下達(dá)到最高吸附量為3.37mmol/g

5、，模擬煙氣條件下達(dá)到90％吸附量，和純CO2吹掃達(dá)到解析平衡的時(shí)間分別是9min與10min，50次吸/脫附循環(huán)后吸附量下降了8.43％。
　　(4)對比了三種工業(yè)級PEI作為胺劑的影響，并對以PEI(Ms=2000，T.P.)為胺劑制成的樣品AM-PEI2000，分別進(jìn)行了熱穩(wěn)定、化學(xué)穩(wěn)定、機(jī)械穩(wěn)定等性能的測試。結(jié)果表明，樣品在140℃脫附溫度下沒有明顯的質(zhì)量減少，吸附解吸后未見副反應(yīng)發(fā)生，在冷態(tài)25℃與熱態(tài)130℃下產(chǎn)品的磨損