南宫NG28

    空气二氧化碳直接捕集手艺，英文为“Direct Air Capture”，简称“DAC”。由于二氧化碳的泉源差别，在二氧化碳捕集、使用与封存（CCUS）的手艺领域，有两种路径：即二氧化碳捕集与封存（CCS）和空气直接捕集（DAC）手艺。

    二氧化碳捕集与封存（CCS）手艺是从工业废气中捕集二氧化碳，现在手艺较量成熟；空气直接捕集（DAC）手艺是在自然空气中直接捕集二氧化碳，是新兴的一项碳捕集手艺。

空气直接捕集（DAC）手艺示意图

    空气直接捕集（DAC）手艺先容

    空气直接捕集二氧化碳手艺，分为吸附剂吸附法、溶剂吸收法、电化学法、膜疏散法几种。

    以上图所示，它们的优弱点比照

    吸附剂吸附法：解吸附难题，无邪性强，相关工艺成熟；

    溶剂吸收法：溶剂消耗大，整体能耗高，产品纯度高；

    电化学法：本钱高，清静性好，可使用可再生电力；

    膜疏散法：选择性低，产品纯度低，占地面积小。

    吸附剂吸附法

基于气体分子与吸附剂外貌相互作用实现选择性吸附

DAC常用的吸附剂

    空气二氧化碳直接捕集（DAC）手艺常用的吸附剂有金属有机框架、沸石分子筛、胺功效化MOF、胺功效化二氧化硅（SiO?）、多孔有机聚合物、金属氧化物、介孔硅、纳米纤维等。

DAC吸附剂分类

    空气二氧化碳直接捕集（DAC）手艺吸附剂可分为物理吸附剂和化学吸附剂两大类。其中物理吸附剂包括沸石分子筛、MOFs等；化学吸附剂包括胺功效化吸附剂等。

    DAC吸附剂吸附法的焦点在于吸附剂和吸附工艺的选择：

吸附剂的选择性

吸附剂循环事情容量

    物理吸附：沸石分子筛吸附

尺寸筛分效应

作用力差别效应

扩散速率差别效应

Trapdoor（合页门）效应

    物理吸附剂

低压下二氧化碳吸附容量比照

    物理吸附剂：二氧化碳（CO?）与水（H?O）的竞争吸附

    随着水量增添，吸附量会降低，再生难题。

    应对步伐：使用干燥剂和吸附剂组成双系统，或使用疏水质料对吸附剂举行封装。

    本系统可以在温度100℃下完成再生；在30℃下模拟空气相对湿度为48%的条件下，在两台事情装置上陆续运行。

使用疏水质料对吸附剂举行封装

    吸附剂循环稳固性

    现在，报道DAC循环稳固性研究主要集中于30周期内。

LiX分子筛

Lewatit VP OC 1065

    化学吸附：固体胺吸附剂

    耐水性好，水可以加入二氧化碳吸附。

    优点：选择性好、吸附量大（25℃时＞1mmol/g）；

    弱点：高温稳固性差。

化学吸附反应示意图

物理浸渍

化学接枝

    溶剂（溶液）吸收法

溶剂（溶液）吸收法原理

    空气二氧化碳直接捕集（DAC）国际树模项目

    Carbon Collect公司：Mechanical Tree（机械树）

    第一步：吸附

    ”机械树“立柱笔直延伸凌驾10米高，装填吸附剂捕集二氧化碳。

    第二步：降低再生

    ”机械树“立柱被放入再生室。

    第三步：再生历程

    爆发再生以释放捕集的二氧化碳，排放的物质从再生室倾轧并被处置惩罚，最后天生纯度大于95%~99.9%的二氧化碳。

    第四步：恢复高度

    机械树再次延伸到全高，并重复以上历程。

    移动源DAC捕获

移动源DAC捕获

    DAC系统可以装置在列车上，使用再生制动系统能量捕集自然情形空气中的二氧化碳。

    DAC大型商业化项目示例

    ·100万吨二氧化碳/年；

    ·溶剂吸收法；

    ·水分大宗蒸发；

    ·建在河流、湖泊旁边。

    ·4000吨二氧化碳/年；

    ·固体吸附法：胺功效化固体吸附剂，TVSA工艺；

    ·捕获的二氧化碳通过自然矿化历程清静地从空气中移除并永世贮存。

    应用远景

    空气中二氧化碳捕集手艺在乐成与应用端耦合的情形下具有辽阔的应用远景；

    物理吸附剂、化学吸附剂均可以实现高纯度二氧化碳的制备；

    研发耐水、耐尘、高稳固性的吸附剂至关主要；

    开发与吸附质料相匹配的循环工艺可以起到事半功倍的效果；

    充分挖掘各浓度二氧化碳的应用场景有望拉动分子筛消耗、助力碳中和。

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