沸石膜在分离烟气中CO2的挑战:沸石与载体间结合力研究进展

发电厂烟气中CO2是主要碳排放源之一,利用沸石膜孔径大小进行CO2分离则是实现碳中和、降低碳排放的重要手段。然而,在高温高压气体环境下使用沸石膜分离烟气时,沸石与载体结合并不紧密,易导致膜层在分离烟气过程中破裂或与载体发生剥离,为沸石膜大规模分离CO2提出挑战。综述了沸石与载体之间的结合方式以及结合力特性,并对定量表征结合力强弱的方法进行归纳、总结。结果表明,Decadodecasil3R(DD3R)沸石具有全硅结构及介于CO2/N2分子大小的孔隙尺寸,可与经过酸处理的陶瓷载体形成相对稳固的共价键,从而形成结合紧密的沸石膜。即使在水蒸气影响下,该膜仍能有效实现烟气中CO2/N2分离;传统试验方法(如超声法、划痕法和压痕法)在研究载体、沸石和改性剂界面的结合力时无法提供详细数据,分子模拟能有效弥补这些不足,在原子尺度上模拟材料界面的结合情况并进行量化,从而为筛选最优的载体改性方法提供了坚实的理论基础。

梁鼎成(1989—),男,安徽淮南人,副教授,博士生导师,博士。E-mail:liangdc@cumtb.edu.cn

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梁鼎成,杨录录,解强,等.沸石膜在分离烟气中 CO2的挑战:沸石与载体间结合力研究进展[J].洁净煤技术,2024,30(1):163-172.

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