迈向可扩展和可持续的二氧化碳捕获技术：基于RSM方法的Mg(OH)?浆液气泡柱反应器优化

《Scientific Reports》：Toward scalable and sustainable CO? capture: RSM-Guided optimization of Mg(OH)? slurry bubble column reactor

　　

摘要

由于工业活动和化石燃料消耗导致的大气二氧化碳（CO?）浓度不断增加，因此需要开发高效且可扩展的碳捕获技术。本研究在半批次浆液气泡柱反应器中，利用氢氧化镁[Mg(OH)?]浆液对CO?进行了化学吸收实验。该过程采用Box-Behnken设计（BBD）在响应面方法（RSM）框架内进行优化，评估了四个关键参数的影响：浆液初始浓度（0.001–0.003 mol/L）、液体体积（15–25 L）、由于气体滞留而导致的柱内液体高度增加（1–4 cm）以及温度（30–50°C）。共进行了23次实验，以CO?去除效率作为响应变量。所建立的回归模型与实验数据高度吻合（R2 = 0.9923），在最佳条件下（液体体积25 L、Mg(OH)?初始浓度0.001 mol/L、温度40°C、柱内液体高度增加1 cm），CO?去除效率达到了82.10%。研究结果强调了气液界面面积、浆液碱度和操作温度在提高CO?吸收效率方面的关键作用。这项工作为可持续CO?捕获技术的发展做出了贡献，并为未来基于Mg(OH)?的吸收系统的工业规模应用奠定了坚实的基础。