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文章概述:

本文综述了近年来针对二氧化碳减排技术的最新研究进展,特别是关于二氧化碳的矿化技术以及利用海水中矿物离子进行碳酸化固碳技术的研究。文章详细介绍了生物法、物理法和化吸收二氧化碳的技术,新型吸收法如离子液体的应用也受到了关注。文章还探讨了二氧化碳封存与利用技术,如矿石碳化、海水碳固定和利用技术等。

一、二氧化碳吸收技术

1. 生物法吸收CO2:

生物法主要依赖于植物的光合作用来吸收二氧化碳。虽然这种方法具有可持续性和环保性,但其效率受到光合作用限制,且在工厂集中排放处理上需要更大的场地和更高的成本。近期的研究试图通过改进生物过程和利用微生物来提高效率,但仍面临应用挑战。

2. 物理法吸收CO2:

物理法主要通过使用水、甲醇、碳酸丙烯酯等溶液作为吸收剂,根据亨利定律,利用CO2在这些溶液中的溶解度随压力改变来吸收或解吸。尽管物理吸收法具有吸收气体量大、吸收剂再生不需要加热、不腐蚀设备等优点,但其对于高浓度的CO2吸收效率较低,且操作条件较为苛刻。

3. 化吸收CO2:

化学吸收法是目前应用最广泛且技术最为成熟的CO2捕获技术。典型的方法包括氨吸收法、热钾碱法及有机胺法等。近期的研究主要集中在使用新型吸收剂如离子液体等,以提高吸收效率和降低能耗。离子液体作为一种新型的绿色介质,具有独特的性质如可调极性、非挥发性、高稳定性等,在CO2捕获方面显示出巨大的潜力。

二、二氧化碳封存与利用技术

1. 矿石碳化:

矿石碳化是模仿自然界中矿物风化的过程,利用存在于天然硅酸盐矿石中的碱性氧化物将CO2转化为稳定的无机碳酸盐。虽然矿物碳化在理论上可行,但存在反应速率低、反应条件苛刻、产物附加值低等问题,导致难以工业化实施。

2. 海水碳固定和利用技术:

利用富含Mg2+/Ca2+的海水溶液进行矿化是另一种解决二氧化碳问题的有前途的方法。这种方法可以同时解决CO2的固定和海水预处理或卤水废弃物问题。尽管理论分析和实验研究表明海水固碳工艺的可行性,但碱源的制备仍然是该工艺是否绿色的关键。

三、展望

随着国内工业的发展和对节能减排的迫切需求,发展高效有益的二氧化碳利用技术将是未来发展方向。未来可将沿海城市的重型工业与海水结合,利用海水吸收烟气中的CO2,实现少排甚至不排,同时得到的固体产物(碳酸盐)能应用于盐化工,从而降低海水硬度并减少烟放处理费用。这种结合将是未来的一个新方向。随着新材料和新工艺的发展,离子液体等新型吸收剂在CO2捕获领域的应用也将受到更多关注。

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