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　　二氧化碳的獲取主要集中在發(fā)電廠中的應(yīng)用。然而，在某些情況下，在獲取二氧化碳之前需要進(jìn)行氣體預(yù)處理。從環(huán)境空氣中捕獲二氧化碳需要具有非常低壓降的吸附劑，碳酸鉀是高度吸濕的鹽，這一方面對于從環(huán)境空氣中捕獲二氧化碳效果很好。在本實(shí)驗(yàn)中，蜂窩活性炭體整用碳酸鉀涂覆，并用濕氮?dú)馓幚硪允蛊渌?。根?jù)實(shí)驗(yàn)的因子設(shè)計(jì)，研究其二氧化碳的吸附能力和溫度，空氣含水量和空氣流速對活性炭吸附的影響。

　　根據(jù)儀器測試活性炭的表征

　　圖1a顯示了在40℃和相對濕度為53%下水合處理后活性炭載體，吸附劑和活性炭X射線衍射圖。由于碳酸鉀倍半水合物的反射特性的存在證實(shí)了鹽在載體上的負(fù)載。由于載體中加載的鹽量低，解釋了這些反射的低強(qiáng)度，5.58wt%。其余的峰對應(yīng)于載體中的不同相，例如碳和二氧化硅。圖1b顯示了活性炭載體的SEM照片。如圖中所看到的圖中，信道是正方形幾何形狀的具有每邊1.979±0.006毫米的長度，并且所述通道之間的壁的厚度是0.651±0.022毫米。圖1c示出了通道的內(nèi)壁的表面上，他們看起來很同質(zhì)。

　　圖1：吸附劑和活性炭的X射線衍射圖與SEM照片。

　　水化實(shí)驗(yàn)的結(jié)果

　　根據(jù)以前的測試結(jié)果，當(dāng)相對濕度在6至10%的范圍內(nèi)并且其在40%以上潮解時(shí)，碳酸鉀在25℃開始水合。如圖2所示活性炭載體和吸附劑在40℃下的水吸附容量。活性炭載體的吸收在相對濕度為60%下急劇增加，在相對濕度為80%下達(dá)到最大23%的重量增加。在那里，吸附劑的吸收量幾乎是載體的6倍，并且最重要的是，它遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于理論上形成碳酸鉀倍半水合物所需的量。這種顯著差異的原因是鹽在約相對濕度為43%下潮解，因此所有過量的水在載體材料的孔中冷凝，產(chǎn)生鹽的水溶液。

　　圖2：載體和吸附劑在40°C不同相對濕度下的吸水量。

　　吸附實(shí)驗(yàn)中二氧化碳的突破

　　圖3顯示了實(shí)驗(yàn)的二氧化碳突破，除了中心點(diǎn)一式三份。值得注意的是，對于兩個(gè)吸附溫度，線條根據(jù)流速配對?；钚蕴恳?L每分鐘的二氧化碳吸附量達(dá)到出口中的最低二氧化碳濃度。該較低的出口二氧化碳濃度是氣體在反應(yīng)器中停留時(shí)間較長的結(jié)果。觀察在40°C下完成的實(shí)驗(yàn)。

　　圖3：(a)20°C和(b)40°C實(shí)驗(yàn)的二氧化碳突破。

　　倍半水合物的相變

　　在圖4中，根據(jù)在反應(yīng)器內(nèi)“底部”和“頂部”位置測量的溫度計(jì)算的相對濕度相對于出口中二氧化碳濃度的導(dǎo)數(shù)作圖。示出了導(dǎo)數(shù)而不是濃度本身給出了變化的中的活性炭對二氧化碳的吸附性能。觀察到衍生物從實(shí)驗(yàn)開始下降并在達(dá)到40分鐘之前再次上升，表明活性炭對二氧化碳吸附的再活化。拐點(diǎn)處的相對濕度分別在“底部”和“頂部”位置為8.8%和10.8%。

　　圖4：反應(yīng)器內(nèi)的相對濕度和出口中二氧化碳的衍生物。

　　活性炭在溫和的溫度下通過水分回流再生

　　在實(shí)驗(yàn)中通過在溫和溫度下的水分振蕩進(jìn)行解吸實(shí)驗(yàn)，以使活性炭中碳酸鉀再生回碳酸鉀倍半水合物在升高的溫度和氮?dú)饬飨碌脑偕襟E將具有大的能量損失，使這個(gè)過程在經(jīng)濟(jì)上不可行。圖5顯示了二氧化碳濃度峰值剛好低于5000ppm。質(zhì)量平衡表明，在實(shí)驗(yàn)中釋放了吸附的總二氧化碳的50%。盡管最大二氧化碳濃度對于實(shí)際應(yīng)用來說不夠高，但該實(shí)驗(yàn)證明了在活性炭內(nèi)碳酸鉀倍半水合物和碳酸鉀之間循環(huán)的概念。需要進(jìn)一步優(yōu)化解吸過程。

　　圖5：解吸試驗(yàn)。

　　結(jié)果表明，使用由負(fù)載在蜂窩活性炭上的碳酸鉀組成的吸附劑可以從環(huán)境空氣中除去二氧化碳。取決于相對濕度，負(fù)載的碳酸鉀從環(huán)境中獲取水分，產(chǎn)生碳酸鉀倍半水合物或載體孔內(nèi)的水溶液。從在二氧化碳吸附之前進(jìn)行的水合處理，形成能夠捕獲二氧化碳的水溶液。該溶液將向碳酸鉀倍半水合物或碳酸鉀蒸發(fā)。如果進(jìn)入的空氣的水蒸汽壓力低于其相應(yīng)的平衡水蒸汽壓力。該蒸發(fā)引起吸附劑中的局部冷卻，這有利于活性炭對二氧化碳吸附。通過多因素設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究了吸附溫度，空氣含水量和空氣流量對二氧化碳捕獲能力的影響，表明水蒸汽壓力影響最大?？梢缘贸鼋Y(jié)論，活性炭載水合碳酸鉀是用于從環(huán)境空氣捕獲二氧化碳以生產(chǎn)富含二氧化碳的空氣或用于合成太陽能燃料(例如甲醇)的有前景且廉價(jià)的替代物。