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期刊简介

  • 主管

    中国煤炭科工集团有限公司

  • 主办

    煤炭科学研究总院有限公司
    煤炭工业洁净煤工
    程技术研究中心

  • 主编

    解强

  • 刊期

    月刊

  • ISSN

    1006-6772

  • CN

    11-3676/TD

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Li4SiO4基CO2吸附材料研究进展与趋势

2022年 第09期
526
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作者:
胡希璇
潘登
薛天山
黄亮
王强
单位:
北京林业大学环境科学与工程学院;武汉凯迪水务有限公司;中国环境科学研究院 大气环境研究所
摘要:

随着人类社会工业化进程的加快,温室气体排放量随之增加,导致温室效应加剧。在所有温室气体中,CO2占比最多、贡献最大,被认为是引起全球变暖的主要因素。人为排放的CO2主要来自工业生产过程中化石燃料的燃烧,为实现碳中和目标,除了推广清洁能源、提高能源利用效率和增加植物碳汇等措施外,对工业排放的CO2进行捕集封存必不可少。目前限制CO2捕集和分离工艺应用的主要因素是成本过高,为解决该问题,开发第2代低能耗固体CO2吸附材料对推动工业源CO2减排具有重要意义。Li4SiO4凭借较高的吸附容量、较低的再生能耗和成本在高温CO2捕集领域具有良好的应用前景。为推进Li4SiO4材料在碳捕集、利用和封存(CCUS)工艺中的应用,综述了Li4SiO4基吸附材料的研究进展,介绍了不同合成方法及合成条件对Li4SiO4材料的影响,论述了材料的性能改性方法及其影响机制,归纳了近年来Li4SiO4材料的成型及应用技术,最后总结了目前Li4SiO4基吸附材料发展过程中面临的挑战并提出该领域的发展趋势。Li4SiO4吸附CO2的过程可分为化学吸附和孔内扩散,其中扩散过程是Li4SiO4吸附CO2的决速步骤,通过调控合成工艺可获得具有更小粒径及多孔结构的吸附剂材料,从而促进CO2扩散过程。此外,利用碱金属盐负载也可改善吸附剂表面活性点位,从而提高其吸附动力学。对于材料成型应用,传统挤压造粒易造成Li4SiO4颗粒孔道结构破坏和比表面积降低,一般可通过模板支撑和造孔剂添加进行改善,对于成型材料还需合适的反应器及吸脱附工艺匹配,目前这些研究有待进一步优化。Li4SiO4基材料处于从基础研究向工程应用过渡的阶段,除了对吸附材料有更高活性及稳定性需求外,其规模化生产及成型、合成成本、吸脱附能耗、应用场景及捕集后CO2的处理处置等也是亟待研究的重点方向。

关键词:
碳中和
高温CO2捕集
固体CO2吸附剂
Li4SiO4
造粒
吸附增强型产氢
作者简介:
胡希璇(1998—),男,河北沧州人,硕士研究生。E-mail:huxixuan@bjfu.edu.cn[
图表:
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引用格式:
胡希璇,潘登,薛天山,等.Li4SiO4基CO2吸附材料研究进展与趋势[J].洁净煤技术,2022,28(9):11-29. HU Xixuan,PAN Deng,XUE Tianshan,et al.Recent advances and trend of Li4SiO4-based CO2 adsorbents[J].Clean Coal Technology,2022,28(9):11-29.
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