论文总字数：15169字

摘 要

化石燃料燃烧排放了大量的CO₂，引起了严重的环境问题。本课题运用膜吸收技术，在疏水陶瓷膜接触器中脱除CO₂。采用有机物接枝法对氧化铝陶瓷膜进行疏水改性，通过扫描电镜和接触角测定等表征手段对疏水改性膜进行分析，结果表明改性后膜表面微结构改变不大，清水接触角增大到到142.3°（具有很好的疏水性）。将疏水陶瓷膜制成陶瓷膜接触器，用乙醇胺溶液作为吸收剂，进行CO₂吸收实验。用单因素变量法改变操作条件，探究疏水膜接触器中乙醇胺（MEA）吸收CO₂去除率和传质速率。结果表明，选取5wt.%的乙醇胺吸收液和适当的操作条件可以达到98%以上的CO₂去除率，说明基于陶瓷膜的燃煤电厂烟气脱除是可行的。

关键词：疏水改性；陶瓷膜；膜接触器；CO₂捕集；

Experimental Study on Flue Gas Decarburization of Coal - fired Power Plant Based on Ceramic Membrane Absorption

Abstract

Fossil fuel combustion releases a lot of CO₂, causing serious environmental problems. This paper uses membrane absorption technology to remove CO₂ from hydrophobic ceramic membrane contactors. The hydrophobicity modification of the alumina ceramic membrane was carried out by organic grafting method. The hydrophobic modified membrane was analyzed by scanning electron microscopy and contact angle measurement. The results showed that the microstructure of the membrane changed little Large to 142.3° (with good hydrophobicity). The hydrophobic ceramic membrane was made into a ceramic membrane contactor, and the ethanol absorption experiment was carried out using ethanolamine solution as the absorbent. The single factor variable method was used to change the operating conditions, and the CO₂ removal rate and mass transfer rate of ethanolamine (MEA) in hydrophobic membrane contactor were investigated. The results showed that the removal rate of CO₂ was more than 98%, and the removal of flue gas from coal - fired power plant based on ceramic membrane was feasible.

Key Words: Hydrophobic modification; Ceramic membrane; Membrane contactor; CO₂ capture

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 CO₂排放的控制措施 2

1.2.1 CO₂转化及固定化技术 3

1.2.2 CO₂循环利用技术 3

1.2.3 CO₂储存技术 3

1.3 膜吸收法电厂烟气脱碳的介绍 4

1.3.1膜吸收法脱碳原理 4

1.3.2 膜吸收技术的优缺点 5

1.3.3 膜吸收技术研究进展 5

1.3.4 膜材料的选择 6

1.4本课题的研究内容 6

第二章 陶瓷膜的二氧化碳传质实验研究 7

2.1 引言 7

2.2 实验材料与仪器 7

2.3 陶瓷膜改性 9

2.4 陶瓷膜的表征 9

2.5 CO₂吸收实验 9

2.5.1 实验装置及流程 9

2.5.2 反应吸收机理 10

2.5.3 吸收性能指标和分析方法 11

第三章 结果与讨论 12

3.1 陶瓷膜的表征结果 12

3.2 陶瓷膜吸收CO₂的性能 13

3.2.1 CO₂浓度对传质的影响 13

3.2.2 气体流速对传质的影响 14

3.2.3 液体流速对传质的影响 15

3.2.4 MEA浓度对传质的影响 15

3.2.5 温度对传质的影响 15

第四章 实验结论与展望 17

4.1 本文工作总结 17

4.2 未来工作展望 17

参考文献 18

致谢 20

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

2000年以后，世界经济发展的很迅猛，人们对能源供应量的要求也越来越高，化石能源在所有能源中占很大比例，但众所周知，化石燃料的燃烧要带来很多的环境污染问题，比如地球气候变暖，大气中有害物质变多，废热污染等。而其燃烧时排出的CO₂、SO_x、NO_x、可吸入颗粒物是引起环境问题的主要因素。其中，CO₂过量排放所导致的全球变暖，对环境的危害是很严重的。主要体现在: 地球上的病虫大量繁殖、海水变多、气候变化不规律、沙尘暴变多等灾难。据统计，在过去100年内，地表温度上升了0.6℃，近五年就已上升了0.2℃。有关组织推测，如果照这种势头发展下去，2050年全球气温会提高2-4℃，届时海平面将升高很多，一部分岛国城市会被淹到水底。因此，控制温室效应，减少二氧化碳的排放量已经成为世界各国迫在眉睫的问题，也是每个国家对于这个社会要担负的责任。

根据美国电子工业协会推测，到2035年，世界能源消费中，还是会以煤、石油、天然气等化石能源为主，这当中以煤为原料产生的CO₂排放比例逐渐增加^[1,2]，如下图1-1所示。

请支付后下载全文，论文总字数：15169字