Мембранная технология и захват углерода

Углеродный улавчик относится к технологии, которая снижает выбросы углекислого газа (CO2), захватывая, разделяя и хранение ее. Это эффективный способ смягчения выбросов парниковых газов и снижения концентраций CO2.

Технологии захвата углерода могут быть в основном классифицированы на три типа: Front - конечный захват, обратно - конечный захват и биокаптура.

1. Front - конечный захват

Это в первую очередь включает отделение CO2 от потоков газа сжигания во время генерации энергии. Примеры включают Post - захват сгорания в угле -, выпущенные и электростанции природного газа, и Pre - захват сжигания в газификационном угле - выпущенные электростанции. Наиболее распространенным фронтом - метод захвата конечного захвата является химическое поглощение, которое включает растворение CO2 в растворителе, а затем освобождает его от растворителя через изменения нагрева и давления. Аммиак является обычно используемым растворителем, который реагирует с CO2, образуя стабильное соединение, которое затем разделяется нагреванием для восстановления CO2.

2. Back - конечный захват

Это в первую очередь охватывает CO2 из выбросов из источников применения, включая газы сгорания (такие как выхлоп для печи из производства стали и цемента) и выходных газов с химических заводов. Среди обратной стороны - конечных технологий захвата наиболее распространенными являются физическая адсорбция и мембранное разделение. Физическая адсорбция использует адсорбируемые материалы (такие как активированный углерод) для адсорб -CO2 и высвобождают их под соответствующим давлением и температурой. Отделение мембраны использует полупроницаемые мембраны для разделения и очистки CO2 на основе размера и свойств молекул CO2 по сравнению с другими молекулами газа.

3. Биокаптура

Этот метод в первую очередь использует растения и морские организмы для поглощения CO2 и преобразования его в биомассу или масло водорослей. Растения превращают CO2 в органическое вещество с помощью фотосинтеза и хранят его в виде биомассы. Другой метод включает в себя использование водорослей для поглощения атмосферного CO2 и преобразования его в масло водорослей, которое можно использовать для получения биотоплива, тем самым захватывая и используя CO2.

Другие методы включают биологический улавчик углерода, фотокаталитический улавчик углерода, улавливание углерода воздуха и захват углерода.

Среди многих методов улавливания углерода технология улавливания углерода мембраны предлагает уникальные преимущества, включая высокую энергоэффективность, компактное и интегрированное оборудование, простоту работы, высокую эффективность захвата и дружелюбие окружающей среды.

Мембранная технология - это технология разделения газа, основанная на селективной проницаемости мембран. Эта селективная проницаемость в основном получена из физических и химических свойств мембранного материала, таких как размер пор, свойства поверхности и химический состав. В области улавливания углерода технология мембран эффективно отделяет углекислый газ от других газов, используя различия в размере молекулы газа, сгущаемости и реактивности.

Когда газовая смесь, содержащая углекислый газ, вступает в контакт с мембраной, молекулами углекислого газа, из -за их меньшего размера и более высокой проницаемости, преимущественно проходит через стенку мембраны. Другие молекулы газа, такие как азот и кислород, сохраняются мембранным материалом из -за их большего размера или более низкой проницаемости. Этот селективный механизм разделения, основанный на молекулярных размерах и проницаемости, делает мембранную технологию очень эффективной в захвате углерода.

Кроме того, механизм мембранной технологии также включает взаимодействие между молекулами газа и мембранным материалом. Эти взаимодействия, включая межмолекулярные силы ван -дер -ваальса, электростатические силы и водородные связи, в совокупности определяют скорость диффузии молекул газа через мембрану и эффективность разделения.

В области захвата углерода мембранная технология использует широкий спектр мембранных материалов, каждый из которых имеет свои уникальные характеристики. Основываясь на свойствах мембранного материала и его применения, мембранная технология может быть классифицирована на пористые мембраны, плотные мембраны и мембраны смешанных матриц.

1. Пористые мембраны

Неорганические пористые мембраны, такие как керамические мембраны и металлические мембраны, обеспечивают превосходную стабильность, температурную стойкость и устойчивость к коррозии и удерживают широкие перспективы применения при захвате углерода. Однако из -за высоких затрат на подготовку и технических трудностей, крупное - применение неорганических пористых мембран по -прежнему сталкивается с проблемами.

Напротив, органические пористые мембраны, такие как микропористые мембраны полимерных блоков и термически перегруженные мембраны, предлагают улучшенную пленку - формирующие свойства и высокие характеристики разделения CO2. Эти мембранные материалы достигают эффективного разделения CO2, оптимизируя свободный объем, генерируемый накоплением молекулярных сегментов. Тем не менее, органические пористые мембраны также сталкиваются с такими проблемами, как высокие крупные - затраты на синтез и восприимчивость к старению, что требует дальнейшей оптимизации и улучшения.

2. Плотные мембраны

В основном изготовленные из High - Molecular - весовых полимеров, эти мембраны достигают разделения посредством свободного объема, генерируемого накоплением молекулярных сегментов. Коммерчески доступные полимерные мембранные материалы включают мембраны ацетата целлюлозы (CA), полиимидные (PI) мембраны и мембраны полиэтиленоксида (PEO). Эти мембранные материалы имеют определенный потенциал применения в области захвата углерода, но их производительность также должна быть дополнительно улучшена и оптимизирована.

3. Мембрана смешанной матрицы (ммм)

Как новый тип мембранного материала, он привлек широкое внимание в области захвата углерода. Смешивая пористые нанонаполнителя с превосходной селективностью углекислого газа с полимерами, была подготовлена ​​отличная матричная мембрана с обоими пленками -, и отличные характеристики разделения углерода. Этот мембранный материал не только обладает эффективными характеристиками разделения углекислого газа, но также обладает хорошей стабильностью и коррозионной сопротивлением, обеспечивая новые идеи для разработки технологии захвата углерода.

Мембранная технология имеет значительные характеристики и преимущества в области захвата углерода.

(1) Мембранная технология обладает высокой эффективностью разделения и может эффективно разделить углекислый газ и другие газы для достижения высокого - чистого улавливания углекислого газа. Это помогает сократить выбросы парниковых газов в атмосфере.

(2) Мембранная технология имеет низкое потребление энергии. По сравнению с традиционными химическими методами поглощения и физической адсорбции, мембранная технология не требует использования большого количества химических реагентов и растворителей, снижая потребление энергии и выбросы отходов.

(3) Мембранная технология также легко эксплуатировать и легко автоматизировать и непрерывно производить. Это может повысить эффективность и стабильность захвата углерода и снизить ручное вмешательство и эксплуатационные расходы.

(4) Мембранная технология оказывает меньшее влияние на окружающую среду. Поскольку это не требует использования больших количеств химических реагентов и растворителей, это снижает риск загрязнения окружающей среды и выбросов отходов.

Существует много разных способов применения мембранной технологии в области захвата углерода, покрытия обработки газа промышленных отходов, угля -, выпущенные электростанции и электростанции природного газа, транспортные и строительные системы кондиционирования воздуха.

(1) При очистке газа промышленных отходов мембранная технология может эффективно отделять и захватывать углекислый газ от отработанного газа, сокращая выбросы парниковых газов в атмосфере. Он обеспечивает сильную поддержку для сохранения энергии и сокращения выбросов в промышленных производственных процессах.

(2) В больших источниках излучения, таких как уголь -, выпущенные электростанции и электростанции природного газа, мембранная технология также имеет широкие перспективы применения. Установив мембранные устройства захвата углерода, углекислый газ из этих источников выбросов может быть эффективно захвачен и разделен для достижения целей по снижению выбросов.

(3.) С популяризацией новых энергетических транспортных средств и разработкой низкого - углеродного транспорта перспективы применения мембранных технологий в сфере транспорта будут шире.

(4) Мембранная технология также может играть важную роль в создании систем кондиционирования воздуха. Портив и переработав углекислый газ в воздухе внутри здания, мембранная технология может снизить зависимость от внешнего воздуха, тем самым экономия энергию и снижая выбросы углекислого газа.

Тенденция разработки мембранной технологии в области захвата углерода покажет следующие характеристики: во -первых, непрерывные инновации и оптимизация мембранных материалов для повышения эффективности разделения и стабильности углекислого газа; Во -вторых, большой - Применение и продвижение мембранных технологий для снижения стоимости улавливания углерода и улучшения экономических выгод; В -третьих, интеграция и слияние мембранных технологий с другими технологиями, такими как метод химического поглощения, метод физической адсорбции и другие технологии, для формирования более эффективной и экологически чистой технологии углерода, которая будет способствовать применению и разработке технологии мембран в области захвата углерода и внести больший вклад в глобальное изменение климата и контроль.