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火电厂是我国温室气体二氧化碳(CO2)的主要排放源,为了实现CO2高效减排的目的,针对火电厂碳捕集技术,进一步研究开发出成本低廉、综合性能优异的低温CO2吸附材料有着重要的意义。由于胺基与CO2分子之间的弱化学反应,胺基吸附剂具有好的吸附性能,同时还具备着低能耗再生的潜力。本文以丙烯酰胺为单体,N,N亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,通过油包水包油(O1/W/O2)多重乳液聚合的方法,采用形貌调控、结构优化、纳米增强、界面修饰等手段,合成了可用于流化床工艺的球形固体胺吸附剂。主要研究内容有:(1)通过复合乳化剂与高速剪切的协同作用对孔径结构与尺寸进行了调控,探索了规整球形多孔材料成型的条件。具有较低表面能、较高粘度、与乳液液滴相似密度的第三相(O2)有利于W/O1浓乳液液滴形成单分散的球形乳液滴;快速的聚合速度、适宜的聚合温度能够使单分散的液滴稳定快速聚合成球;调节乳液粘度,在保证孔结构及孔径分布和高球形度的同时,尽可能的提升分散相的体积分数,是制备高效率的球形固体胺吸附材料的关键因素。(2)通过沉淀聚合法形成O1/W/O2多重乳液体系,合成了纳米增强的球形聚合物颗粒。考察了纳米粒子对基体材料的增强作用,添加1.5wt.%nano-Ti02后其破碎强度为33.43 N,提升了 56%。PEI(Ms=1800)负载量为60wt%的球型聚合物颗粒的CO2吸附性能良好。在纯CO2和110℃条件下,吸附量达到3.74 mmol/g,对模拟烟气(N2:CO2=9:1),吸附达到90%CO2吸附量的时间为10min,在纯CO2环境中解吸时达到解吸平衡的时间为12 min,经过50次的循环后CO2吸附容量从3.69降低至3.41 mmol/g,下降了 7.59%。(3)通过反相悬浮聚合,大大缩短了吸附剂的制备周期,同时在剪切力的作用下获得了粒径更小的球形聚合物颗粒,粒径集中分布在0.4-0.9mm。进一步对其CO2综合吸附性能进行验证,负载60wt.%PEI(Ms=1800)后,其在110℃下达到最高吸附量为3.37mmol/g,模拟烟气条件下达到90%吸附量,和纯CO2吹扫达到解析平衡的时间分别是9 min与10 min,50次吸/脱附循环后吸附量下降了 8.43%。(4)对比了三种工业级PEI作为胺剂的影响,并对以PEI(MS=2000,T.P.)为胺剂制成的样品AM-PEI2000,分别进行了热稳定、化学稳定、机械稳定等性能的测试。结果表明,样品在140 ℃脱附温度下没有明显的质量减少,吸附解吸后未见副反应发生,在冷态25℃与热态130 ℃下产品的磨损率分别为 Ie= 0.21 wt.%/h,Ih=0.33 wt.%/h。