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在許多吸附分離的應用過程中，需要從給定的氣體混合物中除去不同極性的蒸氣，水蒸氣的存在會干擾某些吸附質(zhì)的吸附分離。

例如在溫室氣體二氧化碳的捕集和儲存（CCS）技術(shù)中，方法的選擇需要綜合考慮碳捕集過程的再生能耗、毒性、回收后二氧化碳的純度和成本等因素，恰當?shù)奶疾都椒▽Σ都Ч陌l(fā)揮尤為關(guān)鍵。電廠中經(jīng)過脫硫脫硝處理后的煙氣成分主要包括氮氣、二氧化碳和水蒸氣。溶液吸收法中的化學吸收法、膜分離法和固體吸附法均可實現(xiàn)電廠煙氣條件下的二氧化碳捕集，但相較于化學吸收法和膜分離法，固體吸附法具有節(jié)能環(huán)保、設(shè)備輕便靈活的優(yōu)勢。綜合評價吸附材料的二氧化碳吸附性能的指標有吸附容量、吸附速率、CO2 分離選擇性（CO2 選擇性吸附能力）、耐水性、再生性以及能耗。在水蒸氣存在條件下，沸石分子篩耐水性較差；再生過程中能耗較高。研究人員對其進行功能化處理，主要方法有陽離子交換和負載有機胺等。

圖(a)CO2的TSA吸附-解吸曲線(吸附：H2O/CO2/Ar/N2(3/15/2/80, v/v/v/v@313K，脫附CO2 100,v@403K);

圖(b)CO2的TSA吸附-解吸曲線(吸附：CO2/Ar/N2(15/2/83, v/v/v@313K，脫附CO2 100,v@403K);

圖(c)3%含水率和干燥的CO2的吸附量對比圖

由上圖可知，在干燥的煙氣環(huán)境下，EDA-Y、PEI/SiO2、NaX、EFS-10、SGCU-29吸附量分別為1.9、2.5、2.1、1.4、1.3mmol/g。在濕煙氣中，NaX、EFS-10、SGCU-29的CO2的吸附量都比較低分別是0.23mmol/g、0.17mmol/g、0.18mmol/g，對比干燥煙氣Y型分子篩經(jīng)過胺基化改性后為EDA-Y和PEI/SiO2可以有效地吸附濕煙氣中的二氧化碳，吸附量分別是1.6和3.3mmol/g，這是因為經(jīng)過改性的沸石中的游離胺基團可以有效地吸附濕煙氣中的二氧化碳，而強共吸附的水則抑制了CO2的解吸條件下尿素的形成（即胺與二氧化碳之間的脫水反應）。

實驗目的

選用分子篩樣品，模擬該樣品用于電廠中的煙氣處理的過程。（煙氣組分：二氧化碳，氮氣，水蒸氣）驗證水蒸氣對溫室氣體二氧化碳吸附捕集性能的影響。

實驗儀器

精微高博JW-MIX 100穿透曲線與傳質(zhì)分析儀，及含Pfeiffer分子泵（德國）的Master 400質(zhì)譜儀。

實驗方法

BTC穿透曲線測試

樣品預處理

將約0.35克的分子篩樣品裝填于1ml吸附柱內(nèi)，150℃下使用氦氣流動吹掃1小時，以去除水蒸氣分和其他雜質(zhì)成分。

測試條件

單組份穿透實驗測試條件：測試流量為100.0 mL/min: 10.00 % CO2, 90.00 % N2（載氣），即CO2/N2 (10/90, v/v) ；吸附壓力1bar；吸附溫度313K。預處理后，將吸附柱冷卻至測量溫度313K。達到恒定溫度后，采用預定的氣體組分進行穿透和競爭吸附實驗。

結(jié)果與討論

(a)分子篩在CO2/N2 (10/90, v/v) 干燥氣氛下的穿透曲線； 

(b)分子篩在CO2/N2 (10/90, v/v) （RH=80%）氣氛下的穿透曲線。

在干燥氣氛下，CO2的穿透為典型的S型穿透曲線，吸附量為1.71mmol/g。在濕度RH=80%，CO2和水蒸氣之間有競吸附出現(xiàn)，分子篩吸附弱組分CO2后，由于強組分水蒸氣的競爭吸附存在出現(xiàn)了解吸，此時CO2總吸附量為0.528mmol/g。這是因為由于水分子與吸附劑之間的強相互作用，使對CO2吸附能力和分離性能受到影響，導致其與二氧化碳和水蒸氣的不利競爭吸附出現(xiàn)。

結(jié)論

在實驗吸附分離的應用過程中，如果由水蒸氣存在，要重視水蒸氣的存在會干擾吸附質(zhì)的吸附分離。可以選用帶有蒸汽發(fā)生器的穿透曲線儀器模擬測試實際工況，得到真實吸附和分離性能。

測試儀器推薦

JW-MIX 100穿透曲線與傳質(zhì)分析儀

JW-MIX 100穿透曲線與傳質(zhì)分析儀，集眾多功能于一體：動態(tài)氣流吸附與解吸、穿透曲線的確定與評估、吸附動力學研究、共吸附和置換作用的研究、吸附選擇性的測定、混合氣體吸附平衡的測定、流動吸附過程的熱平衡研究都可以實現(xiàn)。還可選擇配置色譜法和零長柱發(fā)測定擴散系數(shù)。

我們的實驗室一直致力于新材料表征、新實驗方法、吸附學方法論的探究，如有研發(fā)項目及商務(wù)合作可隨時聯(lián)系我們，謝謝！

精微高博（JWGB）成立于2004年，推出中國第一臺靜態(tài)容量法氮吸附儀JW-RB,被譽為“中國氮吸附儀的開拓者”。19年來已發(fā)展為集研發(fā)、制造、銷售、服務(wù)于一體的國家級高新技術(shù)企業(yè)，專業(yè)從事于靜態(tài)比表面積及孔徑分析儀、動態(tài)比表面積測定儀、蒸汽吸附儀、化學吸附儀、競爭吸附儀、微反裝置、真密度儀等材料表征設(shè)備的研究。是中國材料表征儀器的領(lǐng)先制造商，產(chǎn)品銷售全球十幾個國家和地區(qū)，致力于向全球客戶提供高質(zhì)量、高易用性、高性價比的產(chǎn)品和服務(wù)解決方案。

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