蒸汽解吸增强胺基阴离子交换吸附剂在直接空气捕集（DAC）中的CO2吸附动力学研究

针对直接空气捕集（DAC）中胺基吸附剂在低湿度环境下吸附效率不足的问题，奥地利维也纳工业大学团队通过对比氮气与蒸汽解吸对Lewatit VP OC 1065吸附剂性能的影响，发现蒸汽解吸残留的水分可显著提升CO2初始吸附速率和平衡容量，尤其在干旱气候条件下优势明显，为DAC系统节能优化提供了新思路。

　　

随着全球气候变化加剧，大气CO₂浓度持续攀升，直接空气捕集（Direct Air Capture, DAC）技术因其灵活性和负排放潜力成为研究热点。然而，胺基吸附剂在低湿度环境下的吸附效率受限，且传统解吸方法（如氮气解吸）难以兼顾再生效率与能耗平衡。针对这一难题，维也纳工业大学（TU Wien）的研究团队通过创新性对比蒸汽与氮气解吸对Lewatit VP OC 1065吸附剂性能的影响，揭示了水分残留对CO₂吸附动力学的关键作用。

研究团队设计了一套定制化DAC实验装置，结合流体化床吸附与固定床解吸系统，通过温度-真空摆动吸附（TVSA）循环测试不同湿度条件下的CO₂吸附行为。关键技术包括：1）采用线性驱动力模型（LDF）与加权平均双位点Toth模型（WADST）预测吸附行为；2）利用蒸汽发生器实现可控解吸；3）通过Pt100传感器和湿度传感器实时监测温湿度变化。

3.1 氮气与蒸汽解吸性能对比

实验数据显示，蒸汽解吸后吸附剂在0%-80%湿度范围内均表现出更高的初始吸附速率，尤其在20%低湿度下，CO₂平衡容量较氮气解吸提升30%。蒸汽残留的"水分携带效应"显著优化了吸附位点活性。

3.2 温度对动力学的影响

10°C条件下吸附剂虽达到更高平衡容量（1.6 g_CO2/kg_Ads），但20°C时初始动力学更快，揭示了温度对吸附速率与容量的双重调控作用。

3.3 模型验证与局限性

LDF模型对氮气解吸数据的拟合度较高（R²>0.95），但未能准确预测蒸汽解吸后的快速吸附阶段，表明现有模型对动态水分分布的描述存在不足。

该研究证实蒸汽解吸可同步提升DAC系统的吸附效率与能源经济性，尤其适用于干旱地区。未来研究需开发整合动态水分传输的改进模型，以指导工业级DAC工艺设计。论文发表于《Journal of CO₂ Utilization》，为碳捕集技术优化提供了实验与理论双重突破。