[发明专利]一种疏水性微通道内捕集CO2的方法

说明书

技术领域

本发明涉及气体分离净化领域，具体涉及一种疏水性微通道内捕集CO₂的方法。

背景技术

煤和石油等的使用会排放大量的CO₂等酸性气体，天然气的净化及使用过程中亦需脱除大量的CO₂。工业上CO₂的捕集主要依靠化学吸收法，所用的溶剂主要是有机胺类吸收剂，如一乙醇胺、二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺/哌嗪混合胺等，所用设备为吸收塔。但吸收塔体积庞大，可移动性不足，尤其是将其应用于海上浮动式液化天然气生产系统中有诸多不便。

专利CN1887407A根据吸收压力和净化度要求的不同，往以MDEA为主体的水溶液中添加不同的二氮杂环化合物和具有不同空间位阻效应的位阻胺，并在吸收塔和解吸塔中测试了这些溶剂的吸收和解吸的性能。专利CN101612509A发明了捕集混合气体中CO₂的复合脱碳溶液，该溶液包括主吸收组分乙醇胺、羟乙基乙二胺，助吸收组分2-氨基-2-羟甲基-1,3-丙二醇、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、N-甲基二乙醇胺和三乙醇胺，活性组分为哌嗪、羟乙基哌嗪、氨乙基哌嗪和二乙醇胺，缓蚀剂为矾酸钠，抗氧化剂为亚硫酸钠和醋酸铜，混合溶剂为N-甲基-吡咯烷酮、聚乙二醇、碳酸丙烯酯或水，并在配有恒温油浴搅拌器的反应器中测试了其CO₂吸收和解吸的效果。专利CN101967001A以电石废渣和含低浓度CO₂废气为原料制备碳酸钙，从而达到脱除CO₂的目的。专利CN102125793A通过单极电解池的阴极电极的空气电极或氧气电极对含有碱金属盐的水溶液电解，使得阴极池的氢氧根离子过量，与碱金属形成碱金属氢氧化物或碱，形成活化水，阳极电极的析氧电极对阳极池的含水电解质电解，使得阳极池的氢离子过量，产生酸性物质；再将含CO₂的气体通入阴极池的活化水中，形成碳酸盐，再通过引流，将该含有碳酸盐的水溶液引入阳极池的含有酸性物质的含水电解质中，使酸性物质和碳酸盐反应，析出CO₂，收集该纯化的CO₂，从而达到捕集-纯化CO₂的目的。专利CN1073373A提出了一种复合脱碳溶剂及脱碳方法，该复合脱碳溶剂包括碳酸丙烯酯、醇类溶剂和醇胺类溶剂三部分，该脱碳方法包括吸收-闪蒸-气提-回收四个工序，所用的设备仍为传统的塔式设备。专利CN101612510A提出了一种类似蜂窝陶瓷结构的微通道吸收器用于CO₂的吸收，所涉及的吸收剂中不含环丁砜。专利US20100024645提出了一种用于气体吸收的微通道分离系统，其重点在于该系统结构的描述及系统能量的回收再利用，不涉及微通道表面的疏水性，且所用的溶剂为离子液体。

微通道表面与吸收剂的接触角越大，即微通道疏水性越好，在使用过程中微通道两端的压降越低，有利于节约系统的能耗。目前，微通道表面疏水改性具有多种方法。

专利CN201210111375提出了一种基于微纳集成加工技术的可植入三维减阻微流道及制备方法，主要利用无掩膜优化深反应离子刻蚀工艺（DRIE），直接在硅基微米尺度沟槽各表面制备实现高密度高深宽比纳米森林结构，然后利用铸膜方法将硅基微米尺度沟槽及其表面的纳米森林结构转移到PDMS上，再利用DRIE后处理工艺对PDMS进行表面物理化学处理，降低表面能，从而使得微通道表面具有超疏水特性，实现优异减阻的效果。专利CA201210116503提供了一种在钢基体上制备低粘附超疏水表面的方法，该方法首先将钢板进行抛磨，再经清洗除油后浸泡在硫酸铜水溶液中不少于20s，使表面均匀地沉积一层铜，然后将沉积铜后的钢板浸泡在含氟硅烷的硝酸银水溶液中不少于2min，使表面均匀地沉积一层含氟硅烷的银，取出后用水冲洗，烘干后便可得低粘附超疏水表面，所得的疏水表面具有很高的疏水性和抗粘附性，水滴在其上的接触角达163.4°。专利CA201110377133提出了一种陶瓷膜的疏水改性方法，首先需要选取合适的有机前躯体并制备改性溶液，其次是对Al₂O₃陶瓷膜进行前处理，第三是对Al₂O₃陶瓷膜进行表面接枝反应，最后是热处理改性的Al₂O₃陶瓷膜，所得的膜具有化学稳定好、耐酸、耐碱等优点。专利CA201010166344采用溶胶凝胶法制备疏水性介孔二氧化硅模，得到的膜具有良好的孔结构和强的疏水性，其平均孔径为8nm，接触角为115°。