沸石膜在分离烟气中CO_(2)的挑战:沸石与载体间结合力研究进展

作     者：梁鼎成 杨录录 解强 谢珠璨 邓青文 郭滨硕 LIANG Dingcheng;YANG Lulu;XIE Qiang;XIE Zhucan;DENG Qingwen;GUO Binshuo

作者机构：中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083 

出 版 物：《洁净煤技术》 (Clean Coal Technology)

年 卷 期：2024年第30卷第1期

页      面：163-172页

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 081701[工学-化学工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(22008255) 国家重点研发计划资助项目(2022YFC3701900,2022YFD2200904) 中央高校基本科研业务费资助项目(2022XJHH06,2023ZKPYHH02) 

主　　题：沸石膜 烟气 碳捕集 结合力 改性 

摘      要：发电厂烟气中CO_(2)是主要碳排放源之一,利用沸石膜孔径大小进行CO_(2)分离则是实现碳中和、降低碳排放的重要手段。然而,在高温高压气体环境下使用沸石膜分离烟气时,沸石与载体结合并不紧密,易导致膜层在分离烟气过程中破裂或与载体发生剥离,为沸石膜大规模分离CO_(2)提出挑战。综述了沸石与载体之间的结合方式以及结合力特性,并对定量表征结合力强弱的方法进行归纳、总结。结果表明,Decadodecasil 3R(DD3R)沸石具有全硅结构及介于CO_(2)/N_(2)分子大小的孔隙尺寸,可与经过酸处理的陶瓷载体形成相对稳固的共价键,从而形成结合紧密的沸石膜。即使在水蒸气影响下,该膜仍能有效实现烟气中CO_(2)/N_(2)分离;传统试验方法(如超声法、划痕法和压痕法)在研究载体、沸石和改性剂界面的结合力时无法提供详细数据,分子模拟能有效弥补这些不足,在原子尺度上模拟材料界面的结合情况并进行量化,从而为筛选最优的载体改性方法提供了坚实的理论基础。