Sep 10, 2021
العلاقة بين الغشاء وثاني أكسيد الكربون
في السنوات الأخيرة ، مع اشتداد ظاهرة الاحتباس الحراري ، اجتذب ثاني أكسيد الكربون ، باعتباره غاز الدفيئة الرئيسي ، اهتمامًا واسع النطاق من جميع أنحاء العالم. من أجل التخفيف من مشكلة تغير المناخ العالمي الناجمة عن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ، تم اقتراح "ذروة الكربون" و "حياد الكربون" رسميًا هذا العام لتحقيق "الحد من انبعاثات الكربون". أدت العوامل البشرية إلى زيادة كبيرة في تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. من بينها ، تمثل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من محطات الطاقة التي تعمل بالفحم حوالي ثلث العالم. لذلك ، من الضروري اتخاذ تدابير لإزالة كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون في الغاز المتخلف لمحطات الطاقة التي تعمل بالفحم. في الوقت الحاضر ، تشتمل الطرق الصناعية لإزالة ثاني أكسيد الكربون من غاز المداخن بشكل أساسي على التقنيات التقليدية مثل امتصاص المذيبات ، وفصل الغشاء ، وامتصاص الضغط المتأرجح ، والتقطير المبرد. أساسي طريقة امتصاص الغشاء هي نوع جديد من عمليات الفصل التي تجمع بين فصل الغشاء والامتصاص العادي. تستخدم الأغشية الصغيرة التي يسهل اختراقها في الغالب. في هذه العملية ، يتلامس الغاز السائل على مرحلتين وينقل الكتلة عند السطح البيني الثابت بين الغاز والسائل ، ويتدفق على كلا الجانبين على التوالي. الغشاء نفسه ليس له انتقائية للغاز ، ويعمل فقط على عزل المادة الماصة من الغاز. ينتشر ثاني أكسيد الكربون عبر الغشاء إلى جانب السائل تحت تأثير تدرج التركيز. من الناحية النظرية ، يمكن أن تسمح مسام الغشاء لجزيئات الغاز المنفصلة على جانب واحد من الغشاء بالاختراق إلى الجانب الآخر من الغشاء دون ضغط مرتفع ، ويتم تحقيق الغرض من فصل الغازات المختلطة بشكل أساسي عن طريق الامتصاص الانتقائي للامتصاص. يظهر المبدأ الأساسي في الشكل أدناه (خذ غشاء مسامي مسعور كمثال). القوة الدافعة لهذه التقنية لتحقيق فصل الغاز هي فرق تركيز الطور البيني. تعتمد عملية نقل الكتلة على قانون Fick ويمكن تقسيمها إلى الخطوات الثلاث التالية: أولاً ، يتم نقل المذاب من الغاز المختلط إلى سطح مسام الغشاء ؛ ② يتم بعد ذلك نقل المذاب من مسام الغشاء. يتفاعل المذاب في النهاية مع المادة الماصة ويتم امتصاصه في الجسم الرئيسي لمرحلة السائل. أنواع مختلفة من الأغشية لتقنية امتصاص ثاني أكسيد الكربون (1) تُركب مادة الإطار العضوي المعدني (MOF) مع السيلان العضوي ، وقد تم تصميم وإعداد سلسلة من أغشية فصل الغازات المركبة ذات التدفق العالي والانتقائية العالية بنجاح. (2) اختيار جزيئات متناهية الصغر من البوليمر (PIM-1) ومواد الإطار العضوي المعدني (MOF) لتطوير نوع جديد من مادة غشاء فصل ثاني أكسيد الكربون في شكل أغشية مصفوفة مختلطة (MMMs) ، والتي تتميز بنفاذية عالية وانتقائية عالية . (3) نجح الجمع بين الغزل الكهربائي وتشكيل المسام وتفاعل التحلل المائي وتقنية التطعيم في إعداد غشاء ليفي نانوي بولي أكريلونيتريل مرن وقوي مطعمة (HPPAN-PEI). تحليل العوامل المؤثرة (1) تحليل التأثير أثناء النقل الجماعي نسبة ثاني أكسيد الكربون وفقًا لنظرية نقل كتلة الغشاء المزدوج ، كلما زادت نسبة ثاني أكسيد الكربون ، زادت سماكة الطبقة الحدودية للطور الغازي ، مما يعيق انتشار كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون في مسام الغشاء ، مما يقلل من إجمالي معامل نقل الكتلة ؛ وجزء من ثاني أكسيد الكربون يترك الغشاء دون أن يتفاعل تمامًا مع موصل الامتصاص ، كما سيتم تقليل معدل إزالة ثاني أكسيد الكربون. ومع ذلك ، مع زيادة حجم جزء ثاني أكسيد الكربون ، يزداد فرق التركيز ...
عرض المزيد