【摘 要】
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随着世界经济的迅速发展,航运业的快速发展,导致了温室气体排放量的不断增加,航运业的碳减排任务十分艰巨。当前应用范围最广泛的CO2捕集方法是有机胺法。但该方法目前仍存在瓶颈,即如何提高气液传质速率。根据相关研究实验表明,纳米流体能进一步提高气液传质的速率,但其增强机理以及实验模型并没有得以完善,基于此,本课题开展相关实验研究,并在此基础上对其增强机理进行分析。采用纳米颗粒的浓度(0.2%,0.5%,
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随着世界经济的迅速发展,航运业的快速发展,导致了温室气体排放量的不断增加,航运业的碳减排任务十分艰巨。当前应用范围最广泛的CO2捕集方法是有机胺法。但该方法目前仍存在瓶颈,即如何提高气液传质速率。根据相关研究实验表明,纳米流体能进一步提高气液传质的速率,但其增强机理以及实验模型并没有得以完善,基于此,本课题开展相关实验研究,并在此基础上对其增强机理进行分析。采用纳米颗粒的浓度(0.2%,0.5%,1%,1.5%),温度(25℃,30℃,35℃),MEA醇胺溶液(2%,4%,6%),种类(Al2O3,Cu,Cu-Al2O3)四个方面进行实验表征。通过不同浓度,即质量百分比为2%、4%、6%醇胺溶液和不同温度(25℃、30℃、35℃)下吸收二氧化碳的实验对比,最终选用了MEA作为实验的基液进行相关实验。然后其他条件相同,用MEA为基液(2%)混合一定质量百分比的纳米颗粒(0.5%,1%,1.5%)进行吸收实验,实验结果表明了随着纳米颗粒含量的增加,其增长因子分别为1.29、1.33、1.66。以及在其他条件相同,不同温度下(25℃、30℃、35℃)进行吸收实验,其增长因子分别为1.05、1.30、1.89。当以及Cu、Al2O3和Cu-Al2O3纳米流体都能进一步强化吸收二氧化碳,按所用颗粒的增强规律排序,即Cu-Al2O3=Cu>Al2O3。其增强因子在实验中最高为1.46。其他条件不变时,只改变纳米颗粒材料属性,结果表面加了0.2%Cu的纳米流体吸收CO2的增强因子为1.33;Al2O3的纳米流体吸收CO2的增强因子为1.13;采用了0.2%的混合Cu-Al2O3纳米流体吸收CO2的增强因子为1.46。解吸过程分别制备5%、8%和12%MEA醇胺溶液,将其吸收CO2的富液作为实验基液,通过不同纳米颗粒的含量(0、1:250、1:500和1:1000),不同的解析温度(60℃、70℃、80℃),不同的醇胺的浓度(5%,8%和12%MEA),不同材料的纳米颗粒(Al2O3,Cu,Cu-Al2O3)四个方面进行实验表述。当纳米颗粒与醇胺溶液的添加比为1:1000、1:500和1:250,通过实验,表面了随着纳米颗粒的增加,其传质增长因子为1.05、1.23和1.41。从温度层面来看(60℃、70℃、80℃),随着温度的上升,解吸出来的CO2越多,分别解吸出来0.017mol、0.023mol和0.036mol的CO2。改变纳米颗粒的种类,在其他条件不变的情况下,加了0.2%Al2O3的纳米流体一共解析出了0.33mol的CO2,加了0.2%Si O2的纳米流体一共解析出了0.37mol的CO2,加0.2%Cu的纳米流体一共解析出了0.38mol的CO2,加0.2%Cu-Al2O3的纳米流体一共解析出了0.44mol的CO2,实验结果表明:0.2%Al2O3的纳米流体<0.2%Si O2的纳米流体<0.2%Cu的纳米流体<0.2%Cu-Al2O3的纳米流体。本课题以纳米流体作为研究基础,实验表明了在基液中添加纳米颗粒能增强气液传质能力,加强吸收、解吸二氧化碳。而混合纳米流体在原有实验基础上能进一步扩大实验效果,控制船舶尾气中二氧化碳的含量。混合纳米流体处理船舶尾气处理作为一个新的实验方向,给船舶节能减排奠定了研究基础,为后续船舶节能减排实验提供了参考方案。
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