作为温室气体的主要污染物之一,CO2排放已成为全球最关注的环境问题之一,电站烟气的碳排放作为CO2的主要排放源,其碳减排对减缓温室效应有着至关重要的影响。化学吸收法是广泛应用的燃烧后捕集技术,氨水作为近年来重点研究的化学吸收剂之一,在捕集CO2的过程中仍存在吸收速率低、氨逃逸严重和再生能耗高的缺陷。本文提出了一种“生物炭增效新型氨法捕碳传质”的捕碳工艺,利用生物炭强化氨水吸收CO2的传质过程。为探究生物炭增效氨法捕碳的传质过程的影响机制,通过模拟计算生物炭颗粒的孔径对CO2/NH3的吸附特性的影响规律,采用湿壁塔反应系统研究CO2浓度、氨水浓度、反应温度、生物炭添加量等因素对吸收CO2的传质系数的影响规律,进一步利用鼓泡反应系统探究生物炭颗粒的孔道结构特性及添加量对氨水-乙醇吸收剂捕集CO2吸收过程的影响机制。采用多种手段对生物炭的理化结构进行表征。结果表明:RH-KOH-900的比表面积高达2835.36 m~2/g,微孔体积占比77.4%,相比RH-KOH-20均得到显著提高。RH-KOH-900的吸脱附曲线具有更鲜明的微孔结构特征,说明KOH二次活化极大提高了生物炭表面介孔的比例,有利于构建微孔-介孔相互贯通的分级化孔道结构。基于分级化生物炭的理化性能建立分子模型,通过模拟计算生物炭对CO2/NH3的吸附特性的影响规律。研究发现:碳板孔的力场及局部非极性是造成CO2吸附的主要吸附机制,其中CO2与NH3之间存在较强的吸附选择性,CO2分子动力学直径较小,因此更容易进入孔道,占据有利吸附位点,且由于选择性的作用,NH3的存在会略微促进CO2的吸附。利用蒙特卡罗模拟方法分析生物炭狭缝孔对吸附特性的影响,结果表明:CO2作为非极性分子受范德华和静电力共同作用,其主要分布在生物炭内部超微孔,NH3作为极性分子主要受静电相互作用,分布在孔道较大的生物炭表面。双组分吸附有利于增强生物炭对NH3的固持作用。对扩散系数进行分析,发现中孔对于吸附质的扩散更有利,因此微孔与中孔需要合适的构筑比例才能发挥对CO2/NH3分子吸附-扩散过程的协同促进作用。用湿壁塔反应系统探究CO2浓度、氨水浓度、反应温度、生物炭添加量等因素对吸收剂吸收CO2的传质系数的影响。结果表明:传质系数KCO2随着入口CO2的升高而下降,以氨水浓度为15 wt%的氨水-乙醇-生物炭三相混合体系为例,其传质系数比氨水浓度为5 wt%的吸收剂的KCO2增强了14.5%;随着氨浓度的升高,吸收剂捕集CO2的传质速率KCO2基本呈现出线性增长的趋势;CO2的传质系数在20℃时达到最低值,高于20℃时,传质速率随温度升高而升高;生物炭的最佳添加量为50mg,其传质系数比未添加生物炭的吸收剂提升了9.20%,随着生物炭添加量的增加,传质系数整体上呈现出先增加后减小的趋势。此外,添加乙醇和生物炭均能增强吸收过程的传质系数。在鼓泡反应系统上进行吸收实验,探究固体颗粒的孔道结构特性及生物炭添加量对氨水-乙醇吸收剂捕集CO2的传质过程的影响。结果表明:Si O2、RH-KOH-20和RH-KOH-900均对混合吸收剂捕集CO2的过程具有增效作用,其中RH-KOH-900的增效能力最为显著。与Si O2相比,RH-KOH-20的传质系数增加了5.36%,RH-KOH-900的传质系数增加了15.3%,不同添加剂的碳担载度随时间的变化趋势基本一致。在反应过程中,RH-KOH-900的碳担载度最高,吸收CO2的能力最强。生物炭对氨水-乙醇吸收剂捕集CO2过程具有显著增强作用,通过实验发现最佳生物炭添加量为37 mg,反应前期的增效作用最为显著,随着生物炭添加量的增加,CO2的吸收传质速率呈现先增强后减弱的趋势。本研究为突破氨法捕碳技术的缺陷提供了一套新的工艺流程,给出了氨水浓度、CO2浓度、温度和生物炭添加量等参数影响氨水-乙醇吸收剂捕集CO2的最佳工况,为生物炭增效氨法捕碳传质过程的研究奠定了基础,为进一步阐明生物炭的增效机理及结晶过程的研究提供了研究数据和参考。