何雪忠

1.引言

为了应对全球变暖这一严重的环境问题，应减少发电厂和高耗能行业（如水泥厂、钢铁厂和炼钢厂）的温室气体（尤其是CO2）排放[1]。不同的CO2捕集技术，如燃烧后捕集、燃烧前捕集和富氧燃烧技术，以及从工业气体中去除CO2都已经被设计并验证[2]。其中，燃烧后捕集CO2被认为是改型现有工厂的可行方案。目前，利用胺类溶剂的化学吸收被认为是燃烧后CO2捕集的最成熟技术，并且已在大规模范围内采用[3]。最近，人们在开发新一代和先进的溶剂时，在减少整个捕集过程的能耗方面付出了巨大的努力。然而，相对较大的环境影响和较高的资金支出（如吸收塔）仍然为碳捕集的广泛实施制造了障碍。研究人员已开发出几种基于离子液体溶剂[4,5]、固体吸附剂[6-8]和化学链式循环（如金属氧化物）[9,10]的分离技术来捕集CO2，并有望实现成本缩减效益。近年来，人们对固体吸附剂的开发产生了浓厚的兴趣，如用于捕集CO2的金属有机骨架（MOF）[11]，因为与其他吸附剂相比，它们具有更高的CO2吸附能力和相对较低的能耗。但是，固体吸附剂对CO2/N2相对较低的选择性阻碍了它的规模化应用[11]。气体分离膜已经用于空气分离（来自Air Products＆Chemicals, Inc.的Prism®）、生物沼气浓缩净化（如Evonik SEPURAN®Green）和天然气脱碳（如SeparexTM、Cynara®和Medal）[12]；与其他技术（低温分离、化学链式工艺和吸附）相比，这些膜被认为是最成熟、最有前景的CO2捕集方法之一[13]。在膜领域，人们为改善不同CO2分离过程的膜性能付出了巨大努力[14-18]。特别是由包含氨基官能团的聚合物制成的促进传递（FT）膜的开发。……