新型水基AEP/DMEA混合物的先进二氧化碳捕获技术：热力学建模、吸收-再生能量过程、动力学特性、毒性分析及光谱学研究

《Energy & Fuels》：Advanced CO2 Capture by Novel Aqueous AEP/DMEA Blend: Thermodynamic Modeling, Absorption-Regeneration Energy, Kinetics, Toxicity and Spectroscopic Insights

胺混合溶剂DMEA-AEP在二氧化碳捕集中的高效性与低能耗特性研究，通过293.15–318.15 K条件下的实验发现其最大负载达1.0829 mol CO2/mol胺，较MEA提升133.33%循环负荷，再生能耗降低至2.74 GJ/吨CO2，并通过13C NMR和FTIR验证关键化学物种，建立可靠的热力学模型。

　　

在燃烧后二氧化碳（CO₂）捕集过程中，对高效节能溶剂的需求日益迫切，这促使人们寻找新型胺类混合物，这类混合物既能具备较高的吸收能力，又能降低再生所需的能量。在本研究中，我们探讨了1-(2-氨基乙基)哌嗪（AEP）与N,N-二甲基乙醇胺（DMEA）的水溶液混合物在二氧化碳（CO₂）溶解度及吸收-解吸方面的性能。选择AEP是因为它具有多种胺基官能团，能够实现快速反应并具有较高的二氧化碳（CO₂）吸收潜力；而DMEA则用于提高二氧化碳（CO₂）的溶解度，并降低溶剂再生过程中的能量消耗。实验在气泡柱反应器中进行，温度范围为293.15–318.15 K，AEP的摩尔分数为0.05–0.25，二氧化碳（CO₂）的分压为7.09–20.27 kPa，溶液浓度为1–3 mol/L。DMEA-AEP混合物表现出优异的性能：最大二氧化碳（CO₂）负载量为1.0829 mol CO₂/mol胺，平均吸收热显著低于单乙醇胺（?85.13 kJ/mol），仅为?59.21 kJ/mol。为了关联实验数据，我们建立了经验模型和改进的Kent–Eisenberg模型，两者的平均绝对偏差均低于1%，证明了这些模型的预测可靠性。在溶液浓度为3 mol/L时，该混合物的循环负载量比单乙醇胺（MEA）高133.33%，循环容量高36.95%；同时将热负荷降低至2.74 GJ/吨二氧化碳（CO₂），再生效率提升至79.8%。光谱表征（13C NMR和FTIR）证实了关键化学物质的形成。总体而言，这项研究提出了一种新型溶剂系统，其在吸收效率和能耗方面均优于单乙醇胺（MEA），并为将实验数据与稳健的建模方法相结合提供了框架。这些发现表明，DMEA-AEP混合物作为下一代可持续二氧化碳（CO₂）捕集溶剂具有显著的创新性和潜力。