Membranos technologija ir anglies fiksavimas

Anglies fiksavimas reiškia technologiją, kuri sumažina anglies dioksido (CO2) išmetimą fiksuodama, atskirdama ir saugodama. Tai yra efektyvus būdas sušvelninti šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą ir sumažinti CO2 koncentraciją.

Anglies fiksavimo technologijos pirmiausia gali būti suskirstytos į tris tipus: priekinis - pabaigos fiksavimas, atgal - pabaigos fiksavimas ir „BioCapture“.

1. Priekis - pabaigos fiksavimas

Tai pirmiausia apima CO2 atskyrimą nuo degimo dujų srautų energijos generavimo metu. Pavyzdžiai: Post - degimo fiksavimas anglimis - atleistas ir gamtinių dujų elektrinės bei prieš - degimo fiksavimas dujinimo anglių -} atleistose jėgainėse. Dažniausias priekinis - galutinio gaudymo metodas yra cheminė absorbcija, kuri apima CO2 ištirpimą tirpiklyje ir išleidžiant jį iš tirpiklio per kaitinimo ir slėgio pokyčius. Amoniakas yra dažniausiai naudojamas tirpiklis, kuris reaguoja su CO2, kad sudarytų stabilų junginį, kuris vėliau yra atskirtas kaitinant, kad būtų galima atkurti CO2.

2. Atgal - pabaigos fiksavimas

Tai pirmiausia užfiksuoja CO2 iš išmetimą iš taikymo šaltinių, įskaitant degimo dujas (tokias kaip krosnių išmetimas iš plieno ir cemento gamyba) ir iš cheminių medžiagų augalų išleidimo dujų. Tarp nugaros - galutinės fiksavimo technologijos dažniausiai yra fizinė adsorbcija ir membranos atskyrimas. Fizinėje adsorbcijoje naudojamos adsorbuojamos medžiagos (pvz., Aktyvuota anglis) adsorbuoti CO2 ir išskiria ją esant tinkamam slėgiui ir temperatūrai. Membranos atskyrimas naudoja pusiau neigiamas membranas, kad atskirtų ir išvalytų CO2, atsižvelgiant į CO2 molekulių dydį ir savybes, palyginti su kitomis dujų molekulėmis.

3. „BioCapture“

Šis metodas pirmiausia naudoja augalus ir jūrų organizmus, kad absorbuotų CO2, ir paversti jį biomasės ar dumblių aliejumi. Augalai per fotosintezę paverčia CO2 į organines medžiagas ir kaupia ją kaip biomasę. Kitas metodas apima dumblių naudojimą atmosferos CO2 absorbuoti ir paversti jį dumblių aliejumi, kuris gali būti naudojamas biokurui gaminti, taip fiksuojant ir naudojant CO2.

Kiti metodai apima biologinį anglies gaudymą, fotokatalitinę anglies fiksavimą, oro filtravimo anglies fiksavimą ir vandens skilimo anglies fiksavimą.

Tarp daugelio anglies fiksavimo metodų membranos anglies fiksavimo technologija suteikia unikalių pranašumų, įskaitant didelį energijos vartojimo efektyvumą, kompaktišką ir integruotą įrangą, paprastą veikimą, didelį fiksavimo efektyvumą ir draugiškumą aplinkai.

Membranos technologija yra dujų atskyrimo technologija, pagrįsta selektyviu membranų pralaidumu. Šis selektyvus pralaidumas pirmiausia gaunamas iš membranos medžiagos fizinių ir cheminių savybių, tokių kaip porų dydis, paviršiaus savybės ir cheminė sudėtis. Anglies gaudymo srityje membranos technologija efektyviai atskiria anglies dioksidą nuo kitų dujų, išnaudodama dujų molekulės dydžio, sutrumpinimo ir reaktyvumo skirtumus.

Kai dujų mišinys, kuriame yra anglies dioksidas, liečiasi su membranos, anglies dioksido molekulėmis dėl mažesnio dydžio ir didesnio pralaidumo, pirmiausia praeina pro membranos sieną. Kitos dujų molekulės, tokios kaip azotas ir deguonis, yra išlaikomos membranos medžiaga dėl didesnio dydžio ar mažesnio pralaidumo. Šis selektyvus atskyrimo mechanizmas, pagrįstas molekuliniu dydžiu ir pralaidumu, daro membranos technologiją labai efektyviai gaudant anglies.

Be to, membranos technologijos mechanizmas taip pat apima dujų molekulių ir membranos medžiagos sąveiką. Šios sąveikos, įskaitant tarpmolekulines van der Waals jėgas, elektrostatines jėgas ir vandenilio ryšius, kartu nustato dujų molekulių difuzijos greitį per membraną ir atskyrimo efektyvumą.

Anglies fiksavimo srityje membranos technologija naudoja daugybę įvairių membranų medžiagų, kurių kiekviena turi savo unikalias savybes. Remiantis membranos medžiagos savybėmis ir jos taikymu, membranų technologija gali būti suskirstyta į porėtas membranas, tankias membranas ir mišrias matricos membranas.

1. Porėtos membranos

Neorganinės porėtos membranos, tokios kaip keraminės membranos ir metalinės membranos, pasižymi puikiu stabilumu, atsparumu temperatūrai ir atsparumo korozijai bei turi plačias pritaikymo perspektyvas anglies gaudymo metu. Tačiau dėl didelių paruošimo išlaidų ir techninių sunkumų dideli - mastelio mastelio taikymas neorganinės porėtos membranos vis dar susiduria su iššūkiais.

Priešingai, organinės porėtos membranos, tokios kaip polimerų blokų mikroporinės membranos ir termiškai pertvarkytos membranos, siūlo patobulintą plėvelę - formuojančios savybės ir aukšto CO2 atskyrimo savybės. Šios membranos medžiagos pasiekia efektyvų CO2 atskyrimą, optimizuojant laisvą tūrį, kurį sukuria kaupiant molekulinius segmentus. Tačiau organinės porėtos membranos taip pat susiduria su tokiais iššūkiais kaip dideli dideli - mastelio sintezės sąnaudos ir jautrumas senėjimui, todėl reikia tolesnio optimizavimo ir tobulinimo.

2. Tankios membranos

Daugiausia pagaminta iš aukšto - molekulinės - svorio polimerų, šios membranos skiria atskyrimą per laisvą tūrį, kurį sukuria molekulinių segmentų kaupimasis. Komerciškai prieinamos polimerų membranos medžiagos apima celiuliozės acetato (CA) membranas, poliimido (PI) membranas ir polietileno oksido (PEO) membranas. Šios membranos medžiagos turi tam tikrą taikymo potencialą anglies fiksavimo srityje, tačiau jų našumą taip pat reikia dar labiau patobulinti ir optimizuoti.

3. Mišri matricos membrana (mmm)

Kaip naujos rūšies membranos medžiagos rūšis, ji sulaukė plačiai paplitusio dėmesio anglies gaudymo srityje. Maišant porėtus nanofillius su puikiu anglies dioksido selektyvumu su polimerais, buvo parengta mišri matricos membrana su abi plėvelės - formavimo savybėmis ir puikiais anglies dioksido atskyrimo efektyvumu. Ši membranos medžiaga ne tik pasižymi efektyviu anglies dioksido atskyrimo efektyvumu, bet ir turi gerą stabilumą ir atsparumą korozijai, suteikiant naujų idėjų, skirtų anglies gaudymo technologijos kūrimui.

Membranos technologija turi reikšmingų charakilio gaudymo srities savybių ir pranašumų.

(1) Membranos technologija turi didelį atskyrimo efektyvumą ir gali efektyviai atskirti anglies dioksidą ir kitas dujas, kad būtų pasiektas didelis - grynumo anglies dioksido gaudymas. Tai padeda sumažinti šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą atmosferoje.

(2) Membranos technologija turi mažai energijos suvartojant. Palyginti su tradiciniais cheminės absorbcijos ir fizinės adsorbcijos metodais, membranos technologijai nereikia naudoti didelių cheminių reagentų ir tirpiklių kiekių, mažinant energijos sąnaudas ir išmetimą atliekų.

(3) Membranos technologiją taip pat lengva valdyti ir lengvai automatizuoti bei nuolat gaminti. Tai gali pagerinti anglies fiksavimo efektyvumą ir stabilumą bei sumažinti rankinę intervenciją ir eksploatavimo išlaidas.

(4) Membranos technologija daro mažesnį poveikį aplinkai. Kadangi tam nereikia naudoti didelių cheminių reagentų ir tirpiklių kiekių, tai sumažina aplinkos taršos ir atliekų išmetimo riziką.

Anglies fiksavimo srityje yra daugybė skirtingų būdų, kaip pritaikyti membranos technologiją, apimančią pramoninių atliekų dujų apdorojimą, anglis - kūrenamas elektrines ir gamtinių dujų elektrines, transportavimo ir oro kondicionavimo sistemas.

(1) Gydant pramonines atliekų dujas, membranos technologija gali efektyviai atskirti ir užfiksuoti anglies dioksidą nuo dujų atliekų, sumažinant šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą atmosferoje. Tai teikia tvirtą palaikymą energijos taupymui ir išmetamųjų teršalų mažinimui pramonės gamybos procesuose.

(2) Dideliuose išmetamųjų teršalų šaltiniuose, tokiuose kaip anglis - atleidžiamos elektrinės ir gamtinių dujų elektrinės, membranos technologija taip pat turi plačias taikymo perspektyvas. Įdiegus membranos anglies fiksavimo įtaisus, anglies dioksidas iš šių emisijos šaltinių gali būti veiksmingai užfiksuoti ir atskirti, kad būtų pasiektos emisijos mažinimo tikslų.

(3) Transporto srityje membranų technologija gali būti taikoma automobilių išmetimo apdorojimui, kad būtų galima užfiksuoti ir sumažinti anglies dioksido išmetimą. Išplatinus naujas energetines transporto priemones ir sukuriant žemą - anglies transportavimą, membranų technologijos taikymo perspektyvos transportavimo lauke bus platesnės.

(4) Membranos technologija taip pat gali atlikti svarbų vaidmenį kuriant oro kondicionavimo sistemas. Fiksuodama ir perdirbant anglies dioksidą ore pastato viduje, membranos technologija gali sumažinti priklausomybę nuo išorinio oro, taip sutaupyti energijos ir sumažinti anglies dioksido išmetimą.

Membranos technologijos plėtros tendencija anglies fiksavimo srityje parodys šias savybes: pirmiausia, nuolatinės inovacijos ir membraninių medžiagų optimizavimas, siekiant pagerinti anglies dioksido atskyrimo efektyvumą ir stabilumą; Antra, didelis - mastelio taikymas ir membranų technologijos skatinimas, siekiant sumažinti anglies gaudymo sąnaudas ir pagerinti ekonominę naudą; Trečia, membranų technologijos integracija ir susiliejimas su kitomis technologijomis, tokiomis kaip cheminio absorbcijos metodas, fizinės adsorbcijos metodas ir kitos technologijos, siekiant suformuoti efektyvesnę ir ekologiškesnę anglies fiksavimo technologijos sistemą, kuri skatins membranų technologijos taikymą ir plėtrą anglies fiksavimo srityje ir labiau prisidės prie pasaulinės klimato pokyčių prevencijos ir kontrolės.