捕集二氧化碳的方法

强大的吸附法：选择性富集二氧化碳的核心机制

吸附法，是通过物理吸附和化学吸附的合力，将CO2分子有选择性地吸引到另一种材料的表面上，以此实现CO2的富集。这种具有特殊吸附能力的材料被称为吸附剂。吸附了CO2的吸附剂，可以根据其吸附机制的不同，通过不同的手段进行再生，同时释放出被吸附的CO2，实现循环使用。

对比我们先前探讨过的吸收法，吸附法展现了一种独特的相似性。两者都是对CO2进行分离，但吸附法依赖于吸附剂对CO2分子的特异性吸附作用，而吸收法则是利用CO2在特定溶剂中的高溶解度。

吸附法的实施可以灵活多变，其中最常见的两种方式包括填充床和流化床。在填充床中，吸附剂被固定在塔内，烟气流过其间。而在流化床中，烟道气以更高的速度流动，使得吸附剂颗粒在气流中呈现悬浮状态。这两种方式都有一个共同点，那就是相较于其他成分，吸附剂都会选择性地吸附更多的CO2。

在操作进程中，填充床中的颗粒会逐渐被CO2饱和，此时无法继续吸附更多的CO2。CO2会突破床的屏障到达出口。实际操作中，会在第一个填充床完全饱和之前切换到第二个填充床。当第一个床饱和后，可以通过加热吸附剂、降低压力等方法进行再生，从而实现循环使用。再生方式的不同使吸附法细分为变压吸附、变真空吸附和变温吸附等类型。不同类型的吸附方法常与不同类型的物理或化学吸附剂关联。

在炼油厂的氢气回收过程中，吸附法发挥了重要的作用。例如在Valero Energy炼油厂，位于德克萨斯州亚瑟港的分真空工艺中的吸附剂将CO2从蒸汽甲烷重整合成气中分离出来，然后注入West Hastings油田以提高石油采收率。对于大规模CO2捕获解决方案的研发与推广，吸附法得到了广泛的研究与重视。

相较于吸收法，许多科研人员对吸附法持乐观态度，他们认为吸附法具有低成本、热和化学稳定性、耐磨性、低热容量、高CO2负载能力和高CO2选择性等显著优势。由于使用物理或化学吸附的CO2捕获吸附剂，相较于溶剂吸收捕获，可能需要更少的能量输入，同时在操作温度范围内提供更大的灵活性并减少对环境的影响。

参考文献：