酒糟稻壳基固液复合CO2吸附剂的协同增效机制与高值化利用研究

本研究针对白酒酒糟稻壳资源化难题，创新性地将疏水改性稻壳生物炭(DRHC)与K2CO3溶液结合，通过高速搅拌法制备具有核壳结构的固液复合吸附剂。当DRHC添加量达20 wt%时，吸附容量提升至5.2 mmol/g，较纯SiO2体系提高249%，10次循环后仍保持86.2%性能，为酒糟高值化利用及碳捕集技术提供新思路。

　　

随着"双碳"战略的深入推进，白酒行业每年产生的1600万吨酒糟处理成为亟待解决的环保难题。酒糟中约50%的稻壳组分目前多采用焚烧或填埋处理，不仅造成资源浪费，更会释放温室气体。传统CO₂吸附材料面临固相吸附剂容量饱和快、液相吸收剂腐蚀性强等技术瓶颈，如何开发兼具高吸附容量和良好稳定性的新型材料成为研究热点。

安徽某高校研究团队在《Geoenergy Science and Engineering》发表的研究中，创新性地利用酒糟稻壳制备疏水改性生物炭(DRHC)，将其与50 wt% K₂CO₃溶液通过高速搅拌法构建核壳结构固液复合吸附剂。关键技术包括：酒糟稻壳的KOH活化炭化、十二烷基三甲氧基硅烷疏水改性、基于干水技术的核壳结构构建，以及采用热重分析仪测定CO₂吸附性能。

材料化学特性分析
红外光谱证实疏水改性后DRHC在2920 cm^-1和2850 cm^-1出现-CH₂-特征峰，接触角从52.3°提升至138.7°。X射线光电子能谱显示Si-C键形成，证实疏水层成功接枝。

吸附性能优化
当DRHC在壳层占比从0增至20 wt%时，吸附容量呈线性增长，最高达5.2 mmol/g，是纯SiO₂体系的3.5倍。这种增效源于DRHC的介孔结构(平均孔径15.6 nm)提供了额外物理吸附位点，与K₂CO₃化学吸收产生协同效应。

循环稳定性验证
经过10次吸附-脱附循环后，复合吸附剂容量保持率86.2%，优于多数胺基固体吸附材料。热重分析显示DRHC的加入使脱附温度降低28°C，显著改善再生性能。

该研究通过巧妙的材料设计实现了三个突破：首次将酒糟稻壳生物炭应用于CO₂捕集领域，开发出简单高效的干水法制备工艺，创制出兼具物理吸附和化学吸收优势的核壳结构材料。不仅为酒糟资源化提供了新途径，更对开发新一代碳捕集技术具有重要启示意义。研究提出的"固相壳层物理吸附+液相核心化学吸收"协同机制，为后续复合吸附剂设计提供了理论框架。值得注意的是，材料制备全程未使用有机模板剂或交联剂，符合绿色化学原则，具备工业化应用潜力。未来研究可进一步优化DRHC的孔隙结构和表面化学性质，探索在燃煤烟气等复杂工况下的实际性能。