本文關鍵詞：基于雙極膜電滲析的氨法碳捕集與解吸技術研究

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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致的溫室效應已成為全球性的熱點問題,碳減排措施勢在必行。目前的碳捕集技術存在一些問題,比如初投資大、設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是一項重要課題。本實驗利用自主設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,論文展望了該技術的發(fā)展前景。本研究旨在為雙極膜電滲析應用于氨法脫碳后溶液解吸提供基礎實驗數(shù)據(jù)。
【學位授予單位】：華北電力大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X701

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