前言
（元琛科技）近年来，随着全球变暖的加剧，CO2作为主要温室气体其排放控制引起世界各国的广泛关注。为了缓解CO2排放带来的全球气候变化问题，今年正式提出“碳达峰”、“碳中和”，实现“碳减排”。人为因素导致大气中CO2浓度显著增加，其中燃煤电厂CO2排放量约占全球的1/3。因此，有必要采取措施对燃煤电厂尾部烟气中大量的CO2进行脱除处理。

目前工业上从烟气中脱除CO2的方法主要包括溶剂吸收法、膜分离法、变压吸附法和低温蒸馏法等传统技术。

基本原理
膜吸收法是将膜分离和普通吸收结合起来的一种新型分离过程，多采用微孔膜。该过程中气液两相在固定的气液相界面上发生接触与传质，且分别在两侧流动。膜本身对气体没有选择性，只起到隔绝吸收剂和气体的作用，CO2是在浓度梯度作用下经膜扩散到液相侧。理论上膜孔可以允许膜一侧被分离的气体分子不需要很高的压力就可以穿透到膜另一侧，主要依靠吸收剂的选择性吸收而达到分离混合气体的目的。其基本原理如下图所示(以疏水性多孔膜为例)。该技术实现气体分离的推动力是相问浓度差，其传质过程以菲克定律为基础，可分为以下3步：①首先溶质从混合气传递到膜孔表面；②溶质再由膜孔扩散到气液两相界面；③溶质最终与吸收剂反应，吸收至液相主体。

不同种类膜对二氧化碳吸收技术

（1）金属有机框架材料（MOF）与有机硅烷复合，成功设计与制备出了一系列具有高通量及高选择性的复合气体分离膜。

（2）选用微孔聚合物（PIM-1）与金属有机骨架材料（MOF）纳米颗粒以混合基质膜（MMMs）的方式开发了一种新型二氧化碳分离膜材料，兼具高透过性和高选择性。

（3）静电纺丝、造孔、水解反应和接枝技术相结合，成功制备了柔性且具有一定强度的聚乙烯亚胺接枝聚丙烯腈纳米多孔纤维膜（HPPAN-PEI）。

影响因素分析

（1）传质过程中影响影响分析
CO2比例：根据传质双膜理论，CO2比例越高，气相边界层越厚，大量的CO2在膜孔中扩散受阻，进而减小了总传质系数；而且部分CO2还未与吸收剂完全反应便离开膜接触器，CO2脱除率也就随之降低。但是随着CO2体积分数的上升，CO2的相间浓度差增大，从而提高了CO2扩散传质速率。

（2）工艺因素
A、膜结构
在中空纤维膜根数与直径一定的条件下，纤维膜长度的增加使膜表面积增大，进而增加了CO2在液相中的停留时间，有利于充分吸收反应。但膜柱过长将导致吸收液趋于饱和，使气液传质推动力减小、传质效率下降。

B、膜材料
膜材质主要为有机聚合物膜、无机膜、有机无机复合膜3种。其中被广泛采用的膜材料为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚砜(PS)、聚醚砜 (PES)、聚偏二氟乙烯(PVDF)等。目前采用的各种膜材料均为疏水性膜材料，这样吸收过程中气相充满中空纤维膜孔，比亲水性膜材料拥有更大的接触面积。中空纤维膜组件采用的膜材料不尽相同，其中聚丙烯膜由于材质价格便宜，在工业上得到大规模应用。而聚四氟乙烯膜则展现了良好的力学性能和自润滑性质，耐高低温，抗化学腐蚀，优于其他膜材料。

C、吸收剂
膜吸收中采用的吸收剂由水、强碱溶液、无机盐溶液类发展到传统的醇胺溶液，再到含有添加剂或者几种溶液的混合吸收剂。下图是各吸收剂的优缺点。