凈水處理劑-超臨界二氧化碳

二氧化碳問題是當(dāng)今世界的熱門課題。其中有兩個(gè)方面引起人們特別關(guān)注：一方面是由于大量消耗煤炭、石油天然氣等燃料，引起的資源短缺問題；另一方面是由于大氣中二氧化碳濃度増加形成的"溫室效應(yīng)"等環(huán)境問題。這兩個(gè)方面的問題又是相互影響和互相牽制的。為了徹底解決上述問題，人們將二氧化碳作為"潛在的碳資源〃加以綜合利用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類社會(huì)的進(jìn)步，一門新興的學(xué)科——二氧化碳化學(xué)化工應(yīng)運(yùn)而生。

1理化性能

二氧化碳又名碳酸氣，或稱之為碳和碳酐。為無色氣體，有酸味，溶于水。二氧化碳能液化成液體。液體二氧化碳在吸收大量的熱后可凝結(jié)成固體。二氧化碳無臭、安全，具有揮發(fā)性強(qiáng)、易于與溶質(zhì)分離、黏度低、擴(kuò)散注強(qiáng)、無污染等特點(diǎn)。

蒸氣可通過壓縮變?yōu)橐后w。對(duì)于難以區(qū)分其為氣體或液體的則稱為超臨界流體。

超臨界二氧化碳（SupercriticalC02)具有無毒、不可燃、化學(xué)惰性和價(jià)廉的特點(diǎn)，其超臨界條件易達(dá)到。CO2超臨界溫度僅為311°C,超臨界壓力為73.8x105Pa,溶劑的回收通過簡(jiǎn)單的再壓縮就能實(shí)現(xiàn)。該溶劑的密度可通過改變壓力進(jìn)行調(diào)整。

2工藝技術(shù)

2.1操作過程

2.1.1燃燒煤炭產(chǎn)生二氧化碳法

直接燒煤爐或用鍋爐等能產(chǎn)生大量二氧化碳，此法最簡(jiǎn)單，最經(jīng)濟(jì)，在我國一些地區(qū)，采用此法。缺點(diǎn)是在煤炭中還含有大量的硫，燃燒的同時(shí)產(chǎn)生大量有毒氣體，對(duì)植物和人體都會(huì)有危害。特別是在燃燒不完全時(shí)易于產(chǎn)生大量的一氧化碳，對(duì)植物和人體更為不利。

2.1.2化學(xué)反應(yīng)法

常用的有磷酸與碳酸鈣反應(yīng)，硫酸與碳酸氫銨反應(yīng)，以及弱有機(jī)酸與碳酸鹽反應(yīng)，均能產(chǎn)生大量CO2氣體，此反應(yīng)均十分激烈，在瞬間就會(huì)產(chǎn)生大量二氧化碳，反應(yīng)速度極快，難以控制。

2.1.3溶劑回收法

該法有物理吸收法和化學(xué)吸收法，適用于處理CO2含量較低的氣體。該法分離效果好，且可得到高達(dá)99.99%的高純二氧化碳，但其工藝設(shè)備投資大、運(yùn)行費(fèi)用高，由于其技術(shù)簡(jiǎn)單、易于操作，目前國內(nèi)較多采用。

2.1.4淺低溫精餾法

該法適用于處理CO2含量較高的氣體（CO2>60%)。該法在1.5?2.5MPa、-40?-20°C下操作，并采用低廉的三氧化二鐵脫硫劑做前級(jí)脫硫。還采用脫硫效果較高的C02、硫醇水解催化劑及ZnO脫硫劑進(jìn)行深脫硫，并采用沸石分子篩作為脫水劑用于脫水，可選擇性的吸附氣體中的醇、醛、高級(jí)烴，使回收的C02純度達(dá)到99.90%?99.95%。

2.1.5變壓吸附法

主要利用不同氣體在不同壓力下于吸附劑中溶解度的不同而進(jìn)行分離吸收，適用于C02含量小于50%的氣體。該法工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備投資小，能耗較低，適應(yīng)能力強(qiáng)，無設(shè)備腐蝕問題，已在國內(nèi)普遍應(yīng)用。

2.1.6膜分離

利用中空纖維對(duì)各種氣體的穿透能力不同而越吩離目的。該法工藝裝置簡(jiǎn)單、使用壽命長、操作方便、能耗低，但很難得到高純度的CO2。若將膜分離法與化學(xué)吸收法合并使用，前者作為預(yù)分離、后者作為精分離，便可得到高釀純度的CO2且成本較低。該法是分離CO2最有前途的工藝技術(shù)。

由于二氧化碳用化學(xué)法制取成本偏高，一般都采用副產(chǎn)品二氧化碳作為提純的原料氣。美國Enerfer采用膜分離技術(shù)，由含8%二氧化碳的煙道氣，制成純度為99%的二氧化碳。采用的分離膜為聚碳酸酯或聚砜膜材料。

反應(yīng)過程是先將煙道氣冷至32°C,加壓至0.7MPa,再進(jìn)行膜分離。膜對(duì)二氧化碳的選擇性為37:1。此法節(jié)省投資40%,操作費(fèi)省30%。

目前，全世界的煤、石油、天然氣等燃料的燃燒進(jìn)入大氣層中的二氧化碳的量為230億噸，其利用率不足1億噸，可以充分利用二氧化碳的再生資源來改善人類的生存環(huán)境。