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作为一种清洁可再生能源,沼气经过提纯后可制备生物天然气,作为常规天然气的重要补充。同时,还可通过对提纯中分离的CO2进行回收利用,实现碳负排放。沼气提纯的关键之一在于沼气中CO2的分离与利用,但目前主要关注的是沼气CO2分离,较少关注分离后CO2的利用问题。同时,对于常规的沼气CO2化学吸收技术而言,由于气液直接接触,运行中存在液体鼓泡、沟流和夹带等操作问题。基于此,本文采用融合膜分离和化学吸收技术优势的膜CO2吸收技术进行沼气CO2分离,并将CO2吸收过程中生成的富CO2吸收剂溶液进行空气吹扫再生,从而实现为温室供应CO2气肥的可能。本文重点关注了氨基酸盐吸收剂的CO2吸收性能与空气吹扫再生特性,并构建了小试装置。研究结论如下:（1）在CO2膜吸收特性研究中,首先制作了聚四氟乙烯（PTFE）中空纤维膜接触器,并在膜接触器内探索了甘氨酸钾、肌氨酸钾、脯氨酸钾、谷氨酸钾和乙醇胺（MEA）等5种CO2吸收剂的沼气CO2吸收特性,考察了反应温度、气相流速、液相流速和吸收剂浓度等因素的影响。研究表明,当吸收剂在膜接触器管程流动、而沼气在膜壳程内逆向流动时,在试验参数范围内,吸收剂对沼气中CO2脱除率排序为:脯氨酸钾＞甘氨酸钾＞肌氨酸钾＞MEA＞谷氨酸钾。当吸收温度升高时,CO2脱除率和传质速率总体呈上升趋势,其中MEA在50°C时取得最大值(55.16%,1.26×10-3 mol·m-2·s-1)。当吸收剂的液相流速提高时,CO2脱除率和传质速率一直呈上升趋势,当液相流速达到143 m L/min时,五种吸收剂中脯氨酸钾达到最大值(45.08%,9.92×10-4 mol·m-2·s-1)。而当增大气相速度时,CO2脱除率下降,但传质速率增加。当吸收剂浓度在1～3 mol/L之间变化时,CO2脱除率和传质速率会随着吸收剂浓度增加而提高,但当吸收剂浓度高于3 mol/L时,进一步提高浓度则会对CO2吸收造成负面影响。（2）在膜参数的影响研究中,考察了膜纤维直径、膜面积以及膜纤维排布方式等对沼气CO2膜吸收性能的影响。研究表明:在试验用膜纤维直径范围内,1.0mm直径的膜纤维能实现最佳的CO2吸收传质性能,且在气相速度为250 m L/min时,CO2脱除率达到91.61%（甘氨酸钾情形）。增大膜面积可以提高CO2脱除率和传质速率,同时在膜面积扩大的方案中,增加膜纤维长度的方法可比增加膜纤维数量具有更好的CO2脱除性能。在相同的膜面积前提下,交错排列的编织膜纤维比传统不编织膜具有更优的CO2脱除性能,且CO2脱除率最高可达99.11%（甘氨酸钾吸情形）。（3）在以CO2增施为目标的富CO2吸收剂溶液再生研究中,以CO2释放速度作为评价指标,使用了交错排布的PTFE编织中空纤维膜接触器5种吸收剂进行了初步筛选。研究发现,在相同浓度下,谷氨酸钾CO2饱和溶解度过低,难以满足C O2气肥增施的需求。在其他4种吸收剂的膜再生性能研究中,提高再生温度和增加富液在膜内的流动速度均可增加CO2释放速度。如当温度由50°C增加到80°C时,甘氨酸钾的CO2释放速度提升了55.07%,而当富液流速从56 m L/min增加到143 m L/min时,甘氨酸钾的CO2释放速度增加了98.1%。而当气相速度增大时,对CO2释放速度的影响很小,在0.5～2 L/min的过程中,脯氨酸钾的CO2释放速度仅提升18.7%。为进一步得到更全面的参数影响,通过四因素三水平的正交试验和数值软件Design-Expert的模拟了全因素下的试验结果,得到吸收剂温度（X1）、气相速度（X3）、液相流速（X2）、CO2负荷（X4）和CO2释放速度（Y）的拟合关系公式:Y=243.88+2.83X1+0.68X2+96.30X3-2168.66X4-0.0059X1 X 2-0.15X1 X3+13.05X1 X 4+0.16X2 X3+0.086X2 X4-126X3 X4-0.053X1~2-0.00096X2~2-12.13X3~2+1752X4~2（4）在试验研究的基础上,设计并制作了基于Arduino控制的温室大棚CO2增施设备,其通过对甘氨酸钾富液进行膜吹扫再生释放CO2,同时使用CO2浓度、光照强度、温湿度传感器模块对温室内的环境数据进行监测,并自动调节CO2释放速度。CO2增施设备在体积0.4 m~3的小型温室模块内的从早上6:00～12:00实际测试中,在光照充足的晴天,温室内的CO2浓度能维持在1000 ppm,在光照不足的阴天,温室内的CO2浓度能维持在800 ppm,证明该装置达到了预期的要求。