在許多吸附分離的應用過程中，需要從給定的氣體混合物中除去不同極性的蒸氣，水蒸氣的存在會干擾某些吸附質的吸附分離。

例如在溫室氣體二氧化碳的捕集和儲存（CCS）技術中，方法的選擇需要綜合考慮碳捕集過程的再生能耗、毒性、回收后二氧化碳的純度和成本等因素，恰當的碳捕集方法對捕集效果的發揮尤為關鍵。電廠中經過脫硫脫硝處理后的煙氣成分主要包括氮氣、二氧化碳和水蒸氣。溶液吸收法中的化學吸收法、膜分離法和固體吸附法均可實現電廠煙氣條件下的二氧化碳捕集，但相較于化學吸收法和膜分離法，固體吸附法具有節能環保、設備輕便靈活的優勢。綜合評價吸附材料的二氧化碳吸附性能的指標有吸附容量、吸附速率、CO2 分離選擇性（CO2 選擇性吸附能力）、耐水性、再生性以及能耗。在水蒸氣存在條件下，沸石分子篩耐水性較差；再生過程中能耗較高。研究人員對其進行功能化處理，主要方法有陽離子交換和負載有機胺等。

圖(a)CO2的TSA吸附-解吸曲線(吸附：H2O/CO2/Ar/N2(3/15/2/80, v/v/v/v@313K，脫附CO2 100,v@403K);

圖(b)CO2的TSA吸附-解吸曲線(吸附：CO2/Ar/N2(15/2/83, v/v/v@313K，脫附CO2 100,v@403K);

圖(c)3%含水率和干燥的CO2的吸附量對比圖

由上圖可知，在干燥的煙氣環境下，EDA-Y、PEI/SiO2、NaX、EFS-10、SGCU-29吸附量分別為1.9、2.5、2.1、1.4、1.3mmol/g。在濕煙氣中，NaX、EFS-10、SGCU-29的CO2的吸附量都比較低分別是0.23mmol/g、0.17mmol/g、0.18mmol/g，對比干燥煙氣Y型分子篩經過胺基化改性后為EDA-Y和PEI/SiO2可以有效地吸附濕煙氣中的二氧化碳，吸附量分別是1.6和3.3mmol/g，這是因為經過改性的沸石中的游離胺基團可以有效地吸附濕煙氣中的二氧化碳，而強共吸附的水則抑制了CO2的解吸條件下尿素的形成（即胺與二氧化碳之間的脫水反應）。

實驗目的

選用分子篩樣品，模擬該樣品用于電廠中的煙氣處理的過程。（煙氣組分：二氧化碳，氮氣，水蒸氣）驗證水蒸氣對溫室氣體二氧化碳吸附捕集性能的影響。

實驗儀器

精微高博JW-MIX 100穿透曲線與傳質分析儀，及含Pfeiffer分子泵（德國）的Master 400質譜儀。

實驗方法

BTC穿透曲線測試

樣品預處理

將約0.35克的分子篩樣品裝填于1ml吸附柱內，150℃下使用氦氣流動吹掃1小時，以去除水蒸氣分和其他雜質成分。

測試條件

單組份穿透實驗測試條件：測試流量為100.0 mL/min: 10.00 % CO2, 90.00 % N2（載氣），即CO2/N2 (10/90, v/v) ；吸附壓力1bar；吸附溫度313K。預處理后，將吸附柱冷卻至測量溫度313K。達到恒定溫度后，采用預定的氣體組分進行穿透和競爭吸附實驗。

結果與討論

(a)分子篩在CO2/N2 (10/90, v/v) 干燥氣氛下的穿透曲線； 

(b)分子篩在CO2/N2 (10/90, v/v) （RH=80%）氣氛下的穿透曲線。

在干燥氣氛下，CO2的穿透為典型的S型穿透曲線，吸附量為1.71mmol/g。在濕度RH=80%，CO2和水蒸氣之間有競吸附出現，分子篩吸附弱組分CO2后，由于強組分水蒸氣的競爭吸附存在出現了解吸，此時CO2總吸附量為0.528mmol/g。這是因為由于水分子與吸附劑之間的強相互作用，使對CO2吸附能力和分離性能受到影響，導致其與二氧化碳和水蒸氣的不利競爭吸附出現。

結論

在實驗吸附分離的應用過程中，如果由水蒸氣存在，要重視水蒸氣的存在會干擾吸附質的吸附分離。可以選用帶有蒸汽發生器的穿透曲線儀器模擬測試實際工況，得到真實吸附和分離性能。

測試儀器推薦

JW-MIX 100穿透曲線與傳質分析儀

JW-MIX 100穿透曲線與傳質分析儀，集眾多功能于一體：動態氣流吸附與解吸、穿透曲線的確定與評估、吸附動力學研究、共吸附和置換作用的研究、吸附選擇性的測定、混合氣體吸附平衡的測定、流動吸附過程的熱平衡研究都可以實現。還可選擇配置色譜法和零長柱發測定擴散系數。

我們的實驗室一直致力于新材料表征、新實驗方法、吸附學方法論的探究，如有研發項目及商務合作可隨時聯系我們，謝謝！

精微高博（JWGB）成立于2004年，推出中國第一臺靜態容量法氮吸附儀JW-RB,被譽為“中國氮吸附儀的開拓者”。19年來已發展為集研發、制造、銷售、服務于一體的國家級高新技術企業，專業從事于靜態比表面積及孔徑分析儀、動態比表面積測定儀、蒸汽吸附儀、化學吸附儀、競爭吸附儀、微反裝置、真密度儀等材料表征設備的研究。是中國材料表征儀器的領先制造商，產品銷售全球十幾個國家和地區，致力于向全球客戶提供高質量、高易用性、高性價比的產品和服務解決方案。

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