化工进展 ›› 2024, Vol. 43 ›› Issue (S1): 604-614.DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2023-1474
王博葳1(), 郑明朕1, 王乐萌1,2, 付东1,2, 王珊3, 朱生俊3, 赵昆1,2, 张盼1,2()
收稿日期:
2023-08-23
修回日期:
2024-02-28
出版日期:
2024-11-20
发布日期:
2024-12-06
通讯作者:
张盼
作者简介:
王博葳(1999—),男,硕士研究生,研究方向为CO2捕集。E-mail:2973538974@qq.com。
基金资助:
WANG Bowei1(), ZHENG Mingzhen1, WANG Lemeng1,2, FU Dong1,2, WANG Shan3, ZHU Shengjun3, ZHAO Kun1,2, ZHANG Pan1,2()
Received:
2023-08-23
Revised:
2024-02-28
Online:
2024-11-20
Published:
2024-12-06
Contact:
ZHANG Pan
摘要:
化学吸收法作为当前烟气碳捕集的重要手段已经广泛应用于各项示范工程中,其中钠碱法相较于当前主流吸收法具有低挥发、低毒性、低成本的优点。为了应对烟气中的酸性气体CO2以及干法脱硫脱除SO2后的含Na2SO4废水,利用双极膜电渗析法将电解Na2SO4与NaOH捕集CO2相结合,对不同条件下的电解效率和NaOH产率进行了分析,探究了在吸收平衡实验和喷淋塔中NaOH捕集CO2的效果,并比较了不同条件下的NaHCO3结晶量。结果表明,双极膜电渗析可以使Na2SO4有效电解为NaOH。CO2吸收平衡实验表明电解产物NaOH相对于Na2CO3具有更高的CO2吸收量和吸收速率,且乙醇胺(MEA)能进一步加强NaOH对CO2的吸收效果。当温度为50℃和液气比为167时,喷淋塔中CO2捕集效果最佳,吸收量达到CO2理论吸收值的98.67%,可获取结晶细小的棒状NaHCO3粉末,最大的结晶量可达22.447g。
中图分类号:
王博葳, 郑明朕, 王乐萌, 付东, 王珊, 朱生俊, 赵昆, 张盼. Na2SO4电解制备NaOH捕集CO2[J]. 化工进展, 2024, 43(S1): 604-614.
WANG Bowei, ZHENG Mingzhen, WANG Lemeng, FU Dong, WANG Shan, ZHU Shengjun, ZHAO Kun, ZHANG Pan. Preparation of NaOH for CO2 capture by electrolysis of Na2SO4[J]. Chemical Industry and Engineering Progress, 2024, 43(S1): 604-614.
名称 | 分子量 | 纯度 | 生产厂家 |
---|---|---|---|
Na2SO4 | 142.04 | AR,99% | 阿拉丁试剂(上海)有限公司 |
NaOH | 40 | ≥98% | |
无水Na2CO3 | 105.99 | 99.5% | |
乙醇胺(MEA) | 61 | 99% | |
CO2 | 44 | 99.9% | 保定市京联气体厂 |
N2 | 28.013 | 99.9% | 保定市京联气体厂 |
变色硅胶 | 60.08 | 99% | 永华化学股份有限公司 |
表1 实验药品
名称 | 分子量 | 纯度 | 生产厂家 |
---|---|---|---|
Na2SO4 | 142.04 | AR,99% | 阿拉丁试剂(上海)有限公司 |
NaOH | 40 | ≥98% | |
无水Na2CO3 | 105.99 | 99.5% | |
乙醇胺(MEA) | 61 | 99% | |
CO2 | 44 | 99.9% | 保定市京联气体厂 |
N2 | 28.013 | 99.9% | 保定市京联气体厂 |
变色硅胶 | 60.08 | 99% | 永华化学股份有限公司 |
生产厂家 | 膜厂家 | 双极膜规格 | 单膜有效面积 | 双极膜面积 | 阳膜面积 | 阴膜面积 |
---|---|---|---|---|---|---|
江苏日泰环保工程有限公司 | 北京廷润膜技术开发股份有限公司 | 115mm×270mm/10单元 | 0.0165m2 | 0.0165m2 | 0.0165m2 | 0.0165m2 |
表2 电解实验设备
生产厂家 | 膜厂家 | 双极膜规格 | 单膜有效面积 | 双极膜面积 | 阳膜面积 | 阴膜面积 |
---|---|---|---|---|---|---|
江苏日泰环保工程有限公司 | 北京廷润膜技术开发股份有限公司 | 115mm×270mm/10单元 | 0.0165m2 | 0.0165m2 | 0.0165m2 | 0.0165m2 |
名称 | 型号 | 生产厂家 |
---|---|---|
在线式CO2分析仪 | UE-55 | 深圳市昂为电子有限公司 |
N2质量流量控制器 (MFC) | CS 200A | 北京七星华创精密电子科技股份有限责任公司 |
CO2质量流量控制器 (MFC) | CS 200A | 北京七星华创精密电子科技股份有限责任公司 |
集热式恒温加热磁力搅拌器 | DF-101 | 巩义市予华仪器有限责任公司 |
表3 吸收实验仪器
名称 | 型号 | 生产厂家 |
---|---|---|
在线式CO2分析仪 | UE-55 | 深圳市昂为电子有限公司 |
N2质量流量控制器 (MFC) | CS 200A | 北京七星华创精密电子科技股份有限责任公司 |
CO2质量流量控制器 (MFC) | CS 200A | 北京七星华创精密电子科技股份有限责任公司 |
集热式恒温加热磁力搅拌器 | DF-101 | 巩义市予华仪器有限责任公司 |
项目 | 规格 |
---|---|
喷淋塔材料 | 合成塑料 |
塔高/mm | 360 |
塔径/mm | 48 |
壁厚/mm | 5 |
喷淋口直径/mm | 1 |
进气口至底部距离/mm | 80 |
出气口至顶部距离/mm | 70 |
进气口、出气口、出液口孔径/mm | 4 |
表4 喷淋塔尺寸规格
项目 | 规格 |
---|---|
喷淋塔材料 | 合成塑料 |
塔高/mm | 360 |
塔径/mm | 48 |
壁厚/mm | 5 |
喷淋口直径/mm | 1 |
进气口至底部距离/mm | 80 |
出气口至顶部距离/mm | 70 |
进气口、出气口、出液口孔径/mm | 4 |
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