空气捕集CO₂是一门新兴的CO₂捕集技术,相较于传统的烟气捕集,它有其鲜明而独特的优势。它不仅不受时间和地域的限制,而且可以灵活的和一些低浓度CO₂利用方式相结合,如农林作物、CO₂养护混凝土等。湿法再生空气捕集技术,由于该技术吸附材料成本低,且再生过程中只需增加水分含量即可实现吸附剂的再生,能耗小,无污染,不会对系统造成腐蚀,有良好的应用前景。空气捕集虽然优势明显,但其富集的的CO₂浓度不高。那么如何对低浓度C02进行利用,并且建立空气捕集与CO₂利用单元的耦合系统。针对上述关键问题,本文将以湿法再生空气捕集技术的膜材料作为研究对象,从以下几个方面进行研究并取得相应的研究成果。研究了膜材料的基本性质,包括膜材料的电荷密度、表观特征以及自然状态下的失水特性。实验研究发现膜材料的微孔结构有助于吸附空气中的CO₂。在相对湿度73%,温度25℃的自然环境中失水,能在2小时恢复至近初始状态。通过解吸附平衡实验,发现当温度越高,CO₂分压力越低的情况下,解吸附速率越快,相应的平衡常数K减少。当系统的CO₂分压力越高的时候,解吸附越不完全,意味着材料的利用率低。在动力学实验中,随着温度的升高,吸附动力学常数ka与解吸附动力学常数kd都增大。热力学平衡实验和动力学实验中,都有效地验证了Langmuir模型能够非常准确地描述膜材料解吸附过程。研究了植物吸收CO₂动力学研究中,当光照强度达到800001ux附近的时候,此时再增大光照强度,获得的收益就会骤减,光强提高至100000lux影响就微乎其微,这对于不同生长期的生菜都适用。在该植物生长过程中,配置1000ppm浓度左右的CO₂气肥是最适范围,过低则影响吸收速率,过高则会使CO₂利用边际效应下降。在此基础上提出了一个耦合方案的设计,重点对解吸附单元的解吸附温度和出口浓度进行优化,并给出了能耗和成本分析。研究了剩余水灰比,温度,压力等基本参数对CO₂养护混凝土过程中的影响,发现剩余水灰比对CO₂养护混凝士的影响最大,实验条件下的最适剩余水灰比为0.16。温度,压力也是重要的养护条件,在分别取到50℃和2MPa之上,则影响较小。此外,还研究了硅酸钙掺比的影响。发现掺和的硅酸钙也同样具有和CO₂反应的能力,这对以后建材材料方向的研究是一个启示。基于上述养护条件,建立空气捕集和CO₂养护混凝土的耦合系统,分析对比湿法再生和热再生空气捕集技术应用于CO₂混凝土的能耗,并且与传统蒸汽养护的能耗进行对比,发现通过低能耗的湿法再生空气捕集技术捕集CO₂后应用于混凝土养护的前景可观。