单乙醇胺(MEA)与N,N-二甲基甲酰胺(DMF)非水体系的热物理性质及CO2平衡溶解度研究：面向低碳捕集技术的吸收剂优化

本文推荐：研究创新性地提出以单乙醇胺(MEA)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)构建非水吸收体系，系统测定了10-50wt%MEA溶液在298.15-333.15K下的密度、黏度、折射率及CO2负载量(0.10–0.51mol·(mol MEA)?1)，通过Jouyban-Acree模型(JAM)建立物性关联式，核磁共振(NMR)证实氨基甲酸盐为主要产物，为工业CO2捕集设备设计提供关键数据支撑。

　　

亮点

• 首次全面表征MEA-DMF非水体系的密度/黏度/折射率随温度(298.15–333.15K)和CO₂负载量(0.10–0.51mol·(mol MEA)^?1)的变化规律

• 开发基于JAM模型和指数方程的物性预测方法，CO₂负载溶液物性可通过新鲜溶液数据推导

• 揭示303.15–333.15K和9.64–134.52kPa条件下CO₂气液平衡特性并建立半经验关联式

材料与吸收剂制备

试剂信息见表1，包括CAS号、供应商、纯度（供应商提供）和卡尔费休法测定的含水量。所有试剂除水外直接使用，非水溶液不额外加水。通过调节MEA与DMF质量比(m)配制不同浓度吸收剂，CO₂负载溶液采用重量法标定。

密度结果与关联研究

针对工业实际需求，测试10–50wt%MEA溶液在298.15–333.15K的密度（图5和表S6）。新鲜溶液密度随MEA浓度增加线性上升，温度每升高10K密度降低约0.02g·cm^?3。CO₂负载导致密度增幅达1.5%，归因于氨基甲酸盐生成引起的分子堆积变化。

结论

研究表明MEA-DMF非水体系通过形成氨基甲酸盐捕获CO₂。建立的JAM模型能准确预测新鲜溶液物性（平均相对误差<0.5%），CO₂负载溶液物性可通过加载量修正。该体系黏度（<50mPa·s）显著优于MEA-聚乙二醇200(PEG200)体系，且无固相析出，具备工业化应用潜力。