以化学吸收法为主的烟气CO₂捕集技术是目前最具前景的CO₂大规模减排技术之一,但高昂的投资成本极大限制了该技术的推广。目前捕集系统中烟气CO₂化学吸收塔内的不锈钢填料价格昂贵,选择成本低廉、耐腐蚀的塑料填料取代不锈钢填料能够大幅降低吸收塔投资成本。然而传统聚丙烯填料亲水性差,在实际使用时难以润湿,极大影响了吸收塔内CO₂脱除效果,因而有必要对当前塑料填料进行亲水改性,开发一种更为高效的聚丙烯规整填料。本研究通过熔融共混的改性方法在聚丙烯原料中添加马来酸酐接枝聚丙烯亲水改性剂,实验结果表明改性剂的加入能有效改善材料亲水性,在改性剂添加量为30wt%时得到了最佳的亲水改性效果,材料的静态水接触角从110°降低到80°左右,完成了从疏水到亲水的过渡,随后对材料进行了表征分析,具体研究了其改性机理。为进一步提升聚丙烯的亲水性,采用表面压纹法在材料表面构造多孔微结构,实验研究了不同孔径多孔结构对材料亲水性的影响,实验结果表明当所用丝网模具的目数增加到200目时,材料表面形成了网状分布、孔径约为50-200微米的多孔结构,此时材料表面呈现明显的毛细效应,在预润湿处理后材料亲水性大幅上升,材料表面静态接触角下降到10°以下,呈超亲水特性。在实验室研究的基础上,将改性配方和表面压纹的方法应用于改性填料组件开发,形成了一批新型高效聚丙烯规整填料试件。在实验室填料性能测试平台上对改性填料试件进行了性能测试。实验结果表明,改性后聚丙烯填料的有效传质比表面积上升约30%,与同型号不锈钢填料相当,且压降、液泛气速等流体力学特性优于同型号不锈钢填料。为了对改性填料的性能有更为全面的了解,实验还研究了填料比表面积、塔内液体分布状况、填料盘安装角度对填料性能的影响。实验结果表明比表面积更小的填料其传质性能有所下降,压降、动持液量相应变小,液泛气速有所上升;当塔内液体分布状况恶化时,填料的传质性能发生恶化,但改性填料具有一定的液体分布作用,能消除部分液相流动的不均匀性;填料盘安装角度从常规的90度变为45度后会,填料间气液流道的相对位置发生改变,气液相在填料内分布的均匀性略有下降,气液相流动在填料盘间发生的变化更加剧烈,因而填料传质性能有所下降、压降与持液量有所上升、液泛气速有所下降。总的来说,改性后的聚丙烯规整填料大幅提升了传质性能,且相比于不锈钢填料具有更好的流体力学特性与更为低廉的成本,具有良好的工业应用前景。