通过高效电渗析实现表面活性胺的可持续再生，进而以碳酸氢盐形式回收碳元素

《ACS ES&T Engineering》：Sustainable Surface Active Amine Regeneration for Carbon Recovery as Bicarbonate via Energy-Efficient Electrodialysis

　　

摘要

用于碳捕获的胺类溶剂的热再生过程能耗较高，通常需要3–4 MJ/kg CO₂的能量。而将CO₂直接转化为碳酸氢盐，并结合电化学分离方法，是一种更为经济且热力学上更优的选择。本研究表明，在常温条件下，传统的电渗析工艺可以同时再生三级表面活性胺（N-10PO），并将捕获的碳以碳酸氢钠的形式提取出来。该电渗析系统采用了特制的阴离子–阴离子–阳离子型膜结构，能够保留胺类物质，同时选择性地传输碳酸氢盐。在1 mA/cm²的电流密度下，特定能量消耗可降至1.5 MJ/kg CO₂，而热再生过程的能耗则为3–4 MJ/kg CO₂。在三次测试中，胺类再生和碳回收的性能都保持稳定，而且用于再生的氢氧化钠并不会导致膜性能下降，即便重复使用一年以上依然如此。随着电流密度从1–8 mA/cm²逐渐增加，碳的回收速率也从0.138（±0.008，n = 3）摩尔/分钟提升到0.637（±0.037，n = 3）摩尔/分钟，但相应地，特定能量消耗也从1.56（±0.16，n = 3）MJ/kg CO₂上升到了6.0（±0.93，n = 3）MJ/kg CO₂。总体而言，所提出的工艺具有系统简单、模块化程度高以及易于与可再生能源结合的优点。