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[江苏科技报]一网打尽沸石分子筛碳捕集所有痛点 www.3522.com普京游戏官网碳捕集研究突破性成果刊发于《科学》

时间:2021-07-21 来源:江苏科技报 作者:朱琳 杨芳 摄影: 编辑:杨筱奕 上传:
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本报讯(记者 葛思佳 通讯员 朱琳 杨芳)二氧化碳高效捕集与利用是降低CO2排放、实现分离其回收和综合利用的有效途径,对于实现碳达峰和碳中和具有重要意义。然而,如何构筑兼具较高分离选择性和吸附容量的吸附剂一直是学界面临的挑战。7月16日,《科学》杂志全文在线刊发了www.3522.com普京游戏官网材料化学工程国家重点实验室、化工学院王军教授课题组在沸石分子筛碳捕集领域取得的最新研究成果--自成型含铁丝光沸石吸附剂,一网打尽沸石分子筛碳捕集所有痛点,在碳捕集领域取得新突破。

沸石等物理吸附剂具有适用范围

广、成本低、操作简单、吸附剂循环复用便捷等诸多优点,因而在碳捕集领域备受青睐。www.3522.com普京游戏官网材料化学工程国家重点实验室、化工学院教授周瑜介绍:“既有的沸石吸附剂面临着吸附容量不高、气体分离比低、不耐水汽、脱附再生能耗高、粘结剂成型后性能下降等方面的挑战。”

实验显示,团队合成的含铁丝光沸石吸附剂在室温298K、1个大气压条件下,其吸附量为219立方厘米每立方厘米,是迄今报道的最高值,同等条件下,工业基准13X沸石吸附剂的最高吸附量为156立方厘米每立方厘米。更重要的是,所得材料对氩气、氮气、甲烷等表现出良好的筛分能力,其分离比13X沸石吸附剂高出多个数量级。

“通常在分离过程中,实际气体中都有水汽,有的吸附剂遇水不稳定,大部分吸附剂‘亲水’,故分离性能受水汽干扰严重,常常需要先干燥再吸附,我们的含铁丝光沸石吸附剂分离性能不受水汽干扰,且循环使用优异。”周瑜道。

就能耗而言,当下的工业基准13X沸石吸附剂在分离CO2/CH4(50/50)混合气时回收1千克二氧化碳需要消耗0.97兆焦能量,而我们的吸附剂每吸附1千克二氧化碳仅需消耗0.7兆焦能量。说起回收率高、能耗低的“利好”,王军很是开心:“在纯度相同的情况下,我们吸附剂对CO2的回收率大于95%,CH4的回收率能从61.9%提升到96.9%。”

早在15年前,课题组成员就开始了这类沸石材料研究。“我们采用所发展的‘酸水解’独特合成路径,经过千百次反复优化,加之现代最先进仪器支撑的性能测试和结构解析,才最终取得这样的优异结果。”据周瑜介绍,二氧化碳直径为0.33纳米,他们的沸石吸附剂孔口尺寸便是0.33~0.34纳米,但并不影响固有的较大孔容,如此一来,此孔径便成了二氧化碳“专属”捕集孔。

“碳捕获是降低二氧化碳排放、实现分离回收和综合利用的有效途径,对于实现碳达峰和碳中和目标具有重要意义。”据周瑜介绍,此项研究成果可应用于发电厂燃烧后的二氧化碳捕集、天然气净化、沼气纯化等方面。

2021年7月21日《江苏科技报》:http://www.jskjb.com:8081/xpaper/appnews/74224/79063/84784-1.shtml


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