二氧化碳的利用課件

二氧化碳資源利用組員：李源達20131130090趙瑞熊20131130091玉嫩相20131130097段紅珠20131130044潘世浩20131130096謝華忠20131130046韋飛榮20131150008郭鎮(zhèn)武20131130005李允20131130149二氧化碳組員：1100年前大氣中的二氧化碳有80%來自動物、植物的呼吸作用，20%來自燃料的燃燒。散布在大氣中，75%被河流、湖泊、海洋，及降雨吸收，溶解于水中；5%被植物光合作用吸收而約有不到1／3的二氧化碳卻“去向不明”。作為全球變化的前沿課題，近年來，這一著名的“二氧化碳去向不明”之謎強烈地吸引著各國科學家進行研究。100年前大氣中的二氧化碳有80%來自動2

近幾十年來，隨著工業(yè)的快速發(fā)展，需要使用大量的煤、石油、天然氣等，但是其燃燒產(chǎn)生的二氧化碳遠遠超過了過去自然產(chǎn)生的二氧化碳，再加上人類對森林的亂砍濫伐，被植物吸收轉(zhuǎn)換的二氧化碳量大大減少，此外陸地上水體面積總在進一步的縮小，對二氧化碳的調(diào)節(jié)能力又進一步減弱，使大氣中的二氧化碳含量逐年增加，地表溫度又逐漸增加。近幾十年來，隨著工業(yè)的快速發(fā)展，需要使用大量的3人類活動要為全球暖化現(xiàn)象負90％的責任，全球暖化現(xiàn)象主要歸因于人類使用化石燃料，排放了大量的二氧化碳等溫室氣體，造成了溫室效應(yīng)。近年來，隨著工業(yè)的快速發(fā)展，綠色植被減少，越來越多的化石燃料的燃燒導致大氣中二氧化碳含量逐年增加。人類活動要為全球暖化現(xiàn)象負90％的責任，全球暖41995年，我國CO排放量已達3．01×10t，占全球排放總量的13．6％，居世界第2位，但國內(nèi)對工業(yè)廢氣中CO2回收利用的研究工作起步較晚，工業(yè)化利用技術(shù)與國外相比尚有一定差距?。1995年，我國CO排放量已達3．01×105

過量的CO2排放以及相應(yīng)的氣候變化問題已經(jīng)成為了目前迫切需要解決的重大國際問題，通過合理的途徑實現(xiàn)CO2的資源化利用無疑是解決這一問題的絕佳途徑之一。

因此，通過化學、生物等方法將CO2轉(zhuǎn)化成為更具附加值的能源、化工原料和精細化學品就成為了目前科學工作的熱點方向，受到了來自多方面的關(guān)注。過量的CO2排放以及相應(yīng)的氣候變化問題已6減少大氣中二氧化碳的方法有（1）減排，主要路線首先是從源頭上減排，即通過調(diào)整產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟、能源結(jié)構(gòu)，鼓勵低排放、低能耗企業(yè)的建設(shè)，對高能耗的企業(yè)實行技術(shù)改造；（2）大力發(fā)展節(jié)能技術(shù)，提高能源利用率；尋找新能源；增強公民意識，改變生活方式等；（3）對迫不得已排放的CO2通過回收分離、捕獲貯存、資源化利用等技術(shù)減少或消除其排放。減少大氣中二氧化碳的方法有7一、二氧化碳的捕集一、二氧化碳的捕集8分離捕集CO2最常用的方法有溶劑吸收法、吸附法、低溫分離法等。近年來，研究開發(fā)出了許多經(jīng)濟可行的新方法，如電化學法、膜分離法、化學循環(huán)燃燒法、酶解法、光生物合成法、催化劑法等。分離捕集CO2最常用的方法有近年來，研究開發(fā)出91. 吸收法包括物理吸收和化學吸收。物理吸收是指利用那些對CO2具有較大溶解度的有機溶劑做吸收劑，通過對CO2的加壓讓其溶解到該溶劑內(nèi)，再通過減壓讓CO2釋放出來，通過這樣的交替方式完成CO2的捕獲分離。1. 吸收法102.吸附法通過吸附劑在一定條件下對CO2進行選擇性吸附，再將CO2解析分離的方法。常用的吸附劑有活性炭、沸石、硅膠、分子篩等。

按照改變的條件，吸附法又可分為：變電吸附(ESA)、變壓吸附(PSA)、變溫吸附(TSA)等。其中以變壓吸附法發(fā)展較為迅速，目前在化肥、化工工業(yè)中獲得了廣泛應(yīng)用。2.吸附法113、化學循環(huán)燃燒法化學循環(huán)燃燒是一種更容易從煙道氣中分離CO2的新方法。鎳氧化物催化劑一直被廣泛應(yīng)用于甲烷的化學循環(huán)燃燒，對鎳氧化物，反應(yīng)原理可表示為：CH4+4NiO=CO2+2H2O+4Ni4Ni+2O2=4NiO3、化學循環(huán)燃燒法12化學循環(huán)燃燒法的經(jīng)濟性要依靠大量可以無數(shù)次循環(huán)再生的有活性的氧化物載氧體，控制載氧體的磨損和惰性是該技術(shù)成功的關(guān)鍵。由于其經(jīng)濟性好，化學循環(huán)燃燒法作為從煙道氣中捕集分離CO2的新方法前景看好?；瘜W循環(huán)燃燒法的經(jīng)濟性要依靠大量可以無數(shù)次循13在400℃下，鎳氧化物在甲烷中很容易還原到鎳。

用x射線衍射研究了金屬氧化物在烷中的還原量，經(jīng)x射線衍射其相變化，發(fā)現(xiàn)鎳氧化物和摻有雜質(zhì)鋰的鎳氧化物很容易還原到鎳，但是其他氧化物的還原比較困難。在400℃下，鎳氧化物在甲烷中很容易還原到鎳144.膜分離法又稱分子篩法，利用不同的聚合材料對不同的氣體具有不同的滲透率，將CO2從鍋爐尾部煙氣中分離出來的方法。其最大優(yōu)點在于投資少，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。工業(yè)上常見的分離CO2的膜有醋酸纖維膜、乙基纖維素膜、聚苯醚等。這些膜對于CO2現(xiàn)出良好的滲透性。4.膜分離法15隨著高分子材料科學的不斷發(fā)展，膜分離技術(shù)將不斷完善，成為CO2的捕獲分離的又一重要手段。同時我國已經(jīng)掌握了碳捕集、分離與凈化技術(shù)，在二氧化碳綜合利用領(lǐng)域的技術(shù)與世界先進水平相當，這些都為我國實現(xiàn)二氧化碳資源化利用和規(guī)?；谩p少二氧化碳排放提供了有力的技術(shù)支撐。隨著高分子材料科學的不斷發(fā)展，膜分離技術(shù)將16（1）、選擇性膜能夠通過分子大小或化學親和力的差異從氣流中分離出CO2。研究者對基于無機材料(如沸石、氧化鋁、活性炭和硅石等)的CO2選擇性膜進行了大量研究。結(jié)果表明，無機膜的選擇性、滲透性和化學穩(wěn)定性是膜成功應(yīng)用于分離煙道氣或燃料氣CO2的前提，活性炭作為CO2分離膜材料的潛能還很大。（1）、選擇性膜能夠通過分子大小或化學親和力17（2）、聚合膜一直成功地應(yīng)用于從天然氣中分離CO2，但由于高溫和苛刻的化學反應(yīng)，聚合膜被認為不可能在煙道氣和燃料氣條件下得到應(yīng)用。與其他的煙道氣分離方法相比，聚合膜的制備是不經(jīng)濟的。（2）、聚合膜一直成功地應(yīng)用于從天然氣中分離C185.電化學法熔融碳酸鹽電化學分離法需要在氧化條件下從碳酸鹽中分離出CO2，因而該法較少應(yīng)用于從燃料氣中直接分離CO2。除了以上方法，還有冷卻氨吸收法、氫氧化物分離法、低溫蒸餾法等。在我國，這些技術(shù)由于能耗較大、成本很高以及政策不到位等原因，并未在大多數(shù)耗能企業(yè)如發(fā)電廠、水泥廠、鋼鐵廠等得到廣泛應(yīng)用。5.電化學法19Winnick等最早提出使用熔融碳酸鹽燃料電池膜從飛行艙的空氣中分離出CO2，并且首先對用熔融碳酸鹽膜從電廠煙道氣中分離CO2進行了研究。最近，日本大阪研究社、英國石油公司和意大利Ansaldo公司也對用熔融碳酸鹽電化學系統(tǒng)分離捕集煙道氣中CO2進行了實驗研究。Granite研究了使用堿性碳酸鹽或堿土碳酸鹽固態(tài)電解質(zhì)分離煙道氣中CO2的可能性。Winnick等最早提出使用熔融碳酸鹽燃料電池20熔融碳酸鹽燃料電池是在閉合電路(應(yīng)用一個外部電動勢)下通過膜傳輸CO2；其反應(yīng)原理如下：陰極：O2+2CO2+4e=2C2O32-；陽極：2H2+2C2O32-=2CO2+2H2O+4e總反應(yīng)：02+2H2=2H2O熔融碳酸鹽燃料電池是在閉合電路(應(yīng)用一個外部電動勢)下通過膜21熔融碳酸鹽電化學電池分離CO2，有幾個優(yōu)點：(1)熔融碳酸鹽在燃料電池方面的有廣泛的技術(shù)基礎(chǔ)；(2)隨著溫度的升高，熔融碳酸鹽對CO2的吸收效果越好，在600℃時CO2的擴散率相當于10cm／s；(3)從電廠煙道氣中分離CO2的附加電力費用較低。1990年，Winnick估計從煙道氣中分離捕集CO2的費用約為20$

/t。熔融碳酸鹽電化學電池分離CO2，有幾個優(yōu)點：22但是，熔融碳酸鹽電化學電池在電廠煙道氣分離CO2，的應(yīng)用中也有缺點。

（1）、熔融碳酸鹽是一個糊狀腐蝕劑，在高溫下具有極強的腐蝕性，其制作和操作都很困難；煙道氣中的SO2、SO3也會毒化電池，導致硫酸鹽的生成；

（2）、在高溫煙道氣環(huán)境下，電解質(zhì)隔離和電極退化也是嚴重的問題。但是，熔融碳酸鹽電化學電池在電廠煙道氣分離23解決辦法固態(tài)電解質(zhì)比熔融碳酸鹽電池的操作溫度低，固態(tài)電解質(zhì)容易處理，腐蝕問題大幅度減少，比熔融碳酸鹽具有更長的使用壽命。使用一個固態(tài)電解質(zhì)膜聯(lián)合熔融碳酸鹽從煙道氣中分離CO2能夠解決許多問題。解決辦法24二.二氧化碳資的固定和利用二.二氧化碳資的固定和利用251.CO2的生物固定研究者發(fā)現(xiàn)，CO2作為光合作用的底物，溫度較高時在培養(yǎng)液中的溶解度較低。因此，如果在大規(guī)模微藻培養(yǎng)過程中不斷向培養(yǎng)液中通人高濃度的CO2，不僅可以為微藻的生長提供足夠的碳源，同時可以保持培養(yǎng)液的pH值為3。1.CO2的生物固定26

Nobutaka等在PH值為3在小球藻培養(yǎng)液中通人含高濃度CO2的空氣，使小球藻的生長速度明顯加快；在光生物反應(yīng)器全封閉培養(yǎng)叉鞭金藻和鹽藻時，補充質(zhì)量濃度700μL／L以上的CO2，可明顯提高實驗微藻的生物量，并可縮短培養(yǎng)周期。Nobutaka等在PH值為3在小球藻培養(yǎng)27此外，以CO2為碳源，利用真養(yǎng)產(chǎn)堿桿菌，可生產(chǎn)生物降解塑料聚羥基丁酸酯(PHB)，也可生產(chǎn)單細胞蛋白、乙酸等。由于CO2的生物固定技術(shù)具有綠色增效、降耗的功能，發(fā)展前景廣闊。此外，以CO2為碳源，利用真養(yǎng)產(chǎn)堿桿菌，可生282.CO2：氣體輔助注射成型

利用CO2氣體供給計量裝置，在注射成型前，同時向模具和塑化料筒注入CO2氣體，它以增塑劑的形式與熔融樹脂混合，進行注射成型加工。2.CO2：氣體輔助注射成型29日本住友公司成功開發(fā)出一種“AMO—TEC”CO2氣體輔助注射成型專用注射成型機。成型樹脂中混入CO2氣體后，可大幅度降低熔體黏度，有利于提高成型制品的質(zhì)量，如聚苯乙烯(PS)樹脂中加入2％～2．5％的CO2氣體后，Ps樹脂的熔體度下降1／2，注射充填壓力從275MPa降至200MPa，注射成型溫度由295℃降至270℃。日本住友公司成功開發(fā)出一種“AMO—TEC”C30優(yōu)點：CO2氣體輔助注射成型制品的物理力學性能不改變，樹脂熔體流動性能好、制品尺寸精度高、外觀光潔光亮、成型速度快、成本低，是高附加值成型制品的首選注射成型技術(shù)。優(yōu)點：313.制備有機化工產(chǎn)品

除利用CO2生產(chǎn)多種基本無機化工原料外，以CO2為原料合成高分子化合物的開發(fā)研究也十分迅速，不少已進入實用化階段，如用CO2，合成聚碳酸酯、聚酮、液晶聚合物、聚脲等有機高分子化合物。

此外，用CO2還可以合成甲醇、二甲醚、苯乙烯.3.制備有機化工產(chǎn)品32(1).氨基甲酸酯Buther首先報道了伯胺、仲胺及芳香胺、鹵代烷與CO2在無機堿的作用下，可以在常溫常壓下高產(chǎn)率地合成氨基甲酸酯。

用CO2作無機堿時氨基甲酸酯的產(chǎn)率可達96％，Salvatore等發(fā)現(xiàn)，在該反應(yīng)系統(tǒng)中加入碘化四丁銨可以進一步提高反應(yīng)的選擇性，不同的胺可得到不同的結(jié)果。(1).氨基甲酸酯33優(yōu)點1）、采用該技術(shù)生產(chǎn)氨基甲酸酯工藝條件溫和且安全，產(chǎn)物收率也高。鑒于該工藝避免了傳統(tǒng)的劇毒光氣合成路線。

2）、氨基甲酸酯作為醫(yī)藥、農(nóng)藥和有機合成中間體的廣泛用途，工業(yè)化應(yīng)用前景廣闊。優(yōu)點34（2）、表面活性劑

在常溫常壓下，以甲醇為溶劑，用烷基胺溶液吸收CO2，鼓泡吸收后的溶液經(jīng)分離就可獲得一種用途很廣的陰離子表面活性劑，且甲醇溶劑分離后還可以循環(huán)使用。

該工藝操作簡單，對于含有大量CO2，的尾氣的處理效果極佳。（2）、表面活性劑35優(yōu)點與傳統(tǒng)的回收CO2的方法如變壓吸附法、熱鉀堿法、乙醇胺法相比，該法更經(jīng)濟可行，是當前CO2資源化利用的新技術(shù)，有待于進一步實現(xiàn)工業(yè)化。優(yōu)點364、用作人造金剛石的原料2002年，陳乾旺等用CO2為原料、金屬鈉為還原劑，在440℃和81．06MPa的反應(yīng)釜中反應(yīng)12h，成功地將CO2還原成了金剛石，且實驗有較好的重復性，用堿金屬鋰、鉀代替鈉也取得了成功。該立方金屬金剛石的拉曼光譜特征峰的波數(shù)為1331．8cm～，其半高寬為4．7cm～，與天然金剛石的拉曼光譜半高寬2．5cm很接近，表明金剛石結(jié)晶很好。4、用作人造金剛石的原料375、

超臨界CO2萃取超臨界CO2：萃取技術(shù)(SFE—CO2：)是當今世界上最新、最具發(fā)展前景的一種物質(zhì)分離技術(shù)，它的萃取效率和選擇性之高，是其他方法無法比擬的。在人們?nèi)找娉缟芯G色食品的今天，SFE—CO2：無疑是替代化學方法的最佳選擇，目前用SFE—CO2。5、超臨界CO2萃取38優(yōu)點萃取方法生產(chǎn)的產(chǎn)品已有天然色素、香精、魚油、添加劑、黃酮、亞麻酸、各種籽油等。采用SFE—CO2：提取芝麻油，收率46．39％，微波萃取收率23．01％，超聲波萃取收率23．99％。由此可見，SFE—CO2：萃取芝麻油的萃取收率最高，且品質(zhì)最好，質(zhì)量最穩(wěn)定。

采用SFE—CO2凈化黃芪中的重金屬，重金屬凈化率達到85％以上，中藥材中的有效成分損失率低于5％。優(yōu)點39缺點

SFE—CO2也有其局限性，存在一些不足，如對極性大或相對分子質(zhì)量偏大的有效成分的提取效果較差，對萃取過程中工藝條件的控制還有待進行深入的研究。缺點406、干冰冷噴射清洗用CO2制成干冰顆粒噴射處理物，利用各種物質(zhì)熱膨脹系數(shù)的不同對物體表面采用瞬間降溫，使處理物表面的污垢在極短的時間內(nèi)凍到脆化及爆裂，干冰顆粒鉆進污垢的裂縫后隨即氣化，其體積亦在瞬間膨脹近800倍，從而把污垢帶離物體表面的方法稱為干冰冷噴射清洗技術(shù)。6、干冰冷噴射清洗41中國石化股份有限公司用干冰清洗后的焦化加熱爐的熱效率提高了2．3％，加工量由50．761t／h提高到67．990t／h，加工料的燃料氣單耗由31．19kt降至29．78kt，加工量按700kt／a計算，焦化加熱爐清洗后產(chǎn)生的經(jīng)濟效益(按燃料氣1250t計)123．38萬元。中國石化股份有限公司用干冰清洗后的焦化加熱爐的427.用于食品添加劑干冰也可用于保鮮肉類、蔬菜、水果、食品等，還有很多應(yīng)用領(lǐng)域有待進一步開拓發(fā)展。7.用于食品添加劑43（1）、CO２作為煉鋼攪拌氣的應(yīng)用。采用CO２作為轉(zhuǎn)爐底吹氣體，由于存在反應(yīng)CO２＋Ｃ＝２CO，可強化熔池攪拌，并且比底吹N2或氬氣泡鼓峰高１／３左右。CO２也可用來代替氬氣攪拌鋼包鋼液。CO２還可用來代替N2用于轉(zhuǎn)爐煉鋼濺渣護爐工藝。8.煉鋼產(chǎn)業(yè)CO2的用途（1）、CO２作為煉鋼攪拌氣的應(yīng)用。8.44（2）、CO２作為煉鋼保護氣應(yīng)用CO２可作為保護氣應(yīng)用于精煉和澆鑄鋼液過程的鋼水保護，CO２還可用來對中間包鋼液保護。目前鋼液由鋼包流入中間包需要采用氬氣保護，但氬氣價格昂貴且來源稀缺導致煉鋼成本增加。國外部分煉鋼企業(yè)已開始采用CO２取代氬氣。（2）、CO２作為煉鋼保護氣應(yīng)用45（3）、CO２用于冶煉不銹鋼。CO２可用于不銹鋼生產(chǎn)過程中代替部分Ar和Ｏ２。每噸不銹鋼可利用５～１１ｍ３的CO２，降低生產(chǎn)成本２０～４５元，且在降低冶煉成本的同時也提高了脫碳速度。（3）、CO２用于冶煉不銹鋼。46二氧化碳資源利用組員：李源達20131130090趙瑞熊20131130091玉嫩相20131130097段紅珠20131130044潘世浩20131130096謝華忠20131130046韋飛榮20131150008郭鎮(zhèn)武20131130005李允20131130149二氧化碳組員：47100年前大氣中的二氧化碳有80%來自動物、植物的呼吸作用，20%來自燃料的燃燒。散布在大氣中，75%被河流、湖泊、海洋，及降雨吸收，溶解于水中；5%被植物光合作用吸收而約有不到1／3的二氧化碳卻“去向不明”。作為全球變化的前沿課題，近年來，這一著名的“二氧化碳去向不明”之謎強烈地吸引著各國科學家進行研究。100年前大氣中的二氧化碳有80%來自動48

近幾十年來，隨著工業(yè)的快速發(fā)展，需要使用大量的煤、石油、天然氣等，但是其燃燒產(chǎn)生的二氧化碳遠遠超過了過去自然產(chǎn)生的二氧化碳，再加上人類對森林的亂砍濫伐，被植物吸收轉(zhuǎn)換的二氧化碳量大大減少，此外陸地上水體面積總在進一步的縮小，對二氧化碳的調(diào)節(jié)能力又進一步減弱，使大氣中的二氧化碳含量逐年增加，地表溫度又逐漸增加。近幾十年來，隨著工業(yè)的快速發(fā)展，需要使用大量的49人類活動要為全球暖化現(xiàn)象負90％的責任，全球暖化現(xiàn)象主要歸因于人類使用化石燃料，排放了大量的二氧化碳等溫室氣體，造成了溫室效應(yīng)。近年來，隨著工業(yè)的快速發(fā)展，綠色植被減少，越來越多的化石燃料的燃燒導致大氣中二氧化碳含量逐年增加。人類活動要為全球暖化現(xiàn)象負90％的責任，全球暖501995年，我國CO排放量已達3．01×10t，占全球排放總量的13．6％，居世界第2位，但國內(nèi)對工業(yè)廢氣中CO2回收利用的研究工作起步較晚，工業(yè)化利用技術(shù)與國外相比尚有一定差距?。1995年，我國CO排放量已達3．01×1051

過量的CO2排放以及相應(yīng)的氣候變化問題已經(jīng)成為了目前迫切需要解決的重大國際問題，通過合理的途徑實現(xiàn)CO2的資源化利用無疑是解決這一問題的絕佳途徑之一。

因此，通過化學、生物等方法將CO2轉(zhuǎn)化成為更具附加值的能源、化工原料和精細化學品就成為了目前科學工作的熱點方向，受到了來自多方面的關(guān)注。過量的CO2排放以及相應(yīng)的氣候變化問題已52減少大氣中二氧化碳的方法有（1）減排，主要路線首先是從源頭上減排，即通過調(diào)整產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟、能源結(jié)構(gòu)，鼓勵低排放、低能耗企業(yè)的建設(shè)，對高能耗的企業(yè)實行技術(shù)改造；（2）大力發(fā)展節(jié)能技術(shù)，提高能源利用率；尋找新能源；增強公民意識，改變生活方式等；（3）對迫不得已排放的CO2通過回收分離、捕獲貯存、資源化利用等技術(shù)減少或消除其排放。減少大氣中二氧化碳的方法有53一、二氧化碳的捕集一、二氧化碳的捕集54分離捕集CO2最常用的方法有溶劑吸收法、吸附法、低溫分離法等。近年來，研究開發(fā)出了許多經(jīng)濟可行的新方法，如電化學法、膜分離法、化學循環(huán)燃燒法、酶解法、光生物合成法、催化劑法等。分離捕集CO2最常用的方法有近年來，研究開發(fā)出551. 吸收法包括物理吸收和化學吸收。物理吸收是指利用那些對CO2具有較大溶解度的有機溶劑做吸收劑，通過對CO2的加壓讓其溶解到該溶劑內(nèi)，再通過減壓讓CO2釋放出來，通過這樣的交替方式完成CO2的捕獲分離。1. 吸收法562.吸附法通過吸附劑在一定條件下對CO2進行選擇性吸附，再將CO2解析分離的方法。常用的吸附劑有活性炭、沸石、硅膠、分子篩等。

按照改變的條件，吸附法又可分為：變電吸附(ESA)、變壓吸附(PSA)、變溫吸附(TSA)等。其中以變壓吸附法發(fā)展較為迅速，目前在化肥、化工工業(yè)中獲得了廣泛應(yīng)用。2.吸附法573、化學循環(huán)燃燒法化學循環(huán)燃燒是一種更容易從煙道氣中分離CO2的新方法。鎳氧化物催化劑一直被廣泛應(yīng)用于甲烷的化學循環(huán)燃燒，對鎳氧化物，反應(yīng)原理可表示為：CH4+4NiO=CO2+2H2O+4Ni4Ni+2O2=4NiO3、化學循環(huán)燃燒法58化學循環(huán)燃燒法的經(jīng)濟性要依靠大量可以無數(shù)次循環(huán)再生的有活性的氧化物載氧體，控制載氧體的磨損和惰性是該技術(shù)成功的關(guān)鍵。由于其經(jīng)濟性好，化學循環(huán)燃燒法作為從煙道氣中捕集分離CO2的新方法前景看好?；瘜W循環(huán)燃燒法的經(jīng)濟性要依靠大量可以無數(shù)次循59在400℃下，鎳氧化物在甲烷中很容易還原到鎳。

用x射線衍射研究了金屬氧化物在烷中的還原量，經(jīng)x射線衍射其相變化，發(fā)現(xiàn)鎳氧化物和摻有雜質(zhì)鋰的鎳氧化物很容易還原到鎳，但是其他氧化物的還原比較困難。在400℃下，鎳氧化物在甲烷中很容易還原到鎳604.膜分離法又稱分子篩法，利用不同的聚合材料對不同的氣體具有不同的滲透率，將CO2從鍋爐尾部煙氣中分離出來的方法。其最大優(yōu)點在于投資少，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。工業(yè)上常見的分離CO2的膜有醋酸纖維膜、乙基纖維素膜、聚苯醚等。這些膜對于CO2現(xiàn)出良好的滲透性。4.膜分離法61隨著高分子材料科學的不斷發(fā)展，膜分離技術(shù)將不斷完善，成為CO2的捕獲分離的又一重要手段。同時我國已經(jīng)掌握了碳捕集、分離與凈化技術(shù)，在二氧化碳綜合利用領(lǐng)域的技術(shù)與世界先進水平相當，這些都為我國實現(xiàn)二氧化碳資源化利用和規(guī)模化利用、減少二氧化碳排放提供了有力的技術(shù)支撐。隨著高分子材料科學的不斷發(fā)展，膜分離技術(shù)將62（1）、選擇性膜能夠通過分子大小或化學親和力的差異從氣流中分離出CO2。研究者對基于無機材料(如沸石、氧化鋁、活性炭和硅石等)的CO2選擇性膜進行了大量研究。結(jié)果表明，無機膜的選擇性、滲透性和化學穩(wěn)定性是膜成功應(yīng)用于分離煙道氣或燃料氣CO2的前提，活性炭作為CO2分離膜材料的潛能還很大。（1）、選擇性膜能夠通過分子大小或化學親和力63（2）、聚合膜一直成功地應(yīng)用于從天然氣中分離CO2，但由于高溫和苛刻的化學反應(yīng)，聚合膜被認為不可能在煙道氣和燃料氣條件下得到應(yīng)用。與其他的煙道氣分離方法相比，聚合膜的制備是不經(jīng)濟的。（2）、聚合膜一直成功地應(yīng)用于從天然氣中分離C645.電化學法熔融碳酸鹽電化學分離法需要在氧化條件下從碳酸鹽中分離出CO2，因而該法較少應(yīng)用于從燃料氣中直接分離CO2。除了以上方法，還有冷卻氨吸收法、氫氧化物分離法、低溫蒸餾法等。在我國，這些技術(shù)由于能耗較大、成本很高以及政策不到位等原因，并未在大多數(shù)耗能企業(yè)如發(fā)電廠、水泥廠、鋼鐵廠等得到廣泛應(yīng)用。5.電化學法65Winnick等最早提出使用熔融碳酸鹽燃料電池膜從飛行艙的空氣中分離出CO2，并且首先對用熔融碳酸鹽膜從電廠煙道氣中分離CO2進行了研究。最近，日本大阪研究社、英國石油公司和意大利Ansaldo公司也對用熔融碳酸鹽電化學系統(tǒng)分離捕集煙道氣中CO2進行了實驗研究。Granite研究了使用堿性碳酸鹽或堿土碳酸鹽固態(tài)電解質(zhì)分離煙道氣中CO2的可能性。Winnick等最早提出使用熔融碳酸鹽燃料電池66熔融碳酸鹽燃料電池是在閉合電路(應(yīng)用一個外部電動勢)下通過膜傳輸CO2；其反應(yīng)原理如下：陰極：O2+2CO2+4e=2C2O32-；陽極：2H2+2C2O32-=2CO2+2H2O+4e總反應(yīng)：02+2H2=2H2O熔融碳酸鹽燃料電池是在閉合電路(應(yīng)用一個外部電動勢)下通過膜67熔融碳酸鹽電化學電池分離CO2，有幾個優(yōu)點：(1)熔融碳酸鹽在燃料電池方面的有廣泛的技術(shù)基礎(chǔ)；(2)隨著溫度的升高，熔融碳酸鹽對CO2的吸收效果越好，在600℃時CO2的擴散率相當于10cm／s；(3)從電廠煙道氣中分離CO2的附加電力費用較低。1990年，Winnick估計從煙道氣中分離捕集CO2的費用約為20$

/t。熔融碳酸鹽電化學電池分離CO2，有幾個優(yōu)點：68但是，熔融碳酸鹽電化學電池在電廠煙道氣分離CO2，的應(yīng)用中也有缺點。

（1）、熔融碳酸鹽是一個糊狀腐蝕劑，在高溫下具有極強的腐蝕性，其制作和操作都很困難；煙道氣中的SO2、SO3也會毒化電池，導致硫酸鹽的生成；

（2）、在高溫煙道氣環(huán)境下，電解質(zhì)隔離和電極退化也是嚴重的問題。但是，熔融碳酸鹽電化學電池在電廠煙道氣分離69解決辦法固態(tài)電解質(zhì)比熔融碳酸鹽電池的操作溫度低，固態(tài)電解質(zhì)容易處理，腐蝕問題大幅度減少，比熔融碳酸鹽具有更長的使用壽命。使用一個固態(tài)電解質(zhì)膜聯(lián)合熔融碳酸鹽從煙道氣中分離CO2能夠解決許多問題。解決辦法70二.二氧化碳資的固定和利用二.二氧化碳資的固定和利用711.CO2的生物固定研究者發(fā)現(xiàn)，CO2作為光合作用的底物，溫度較高時在培養(yǎng)液中的溶解度較低。因此，如果在大規(guī)模微藻培養(yǎng)過程中不斷向培養(yǎng)液中通人高濃度的CO2，不僅可以為微藻的生長提供足夠的碳源，同時可以保持培養(yǎng)液的pH值為3。1.CO2的生物固定72

Nobutaka等在PH值為3在小球藻培養(yǎng)液中通人含高濃度CO2的空氣，使小球藻的生長速度明顯加快；在光生物反應(yīng)器全封閉培養(yǎng)叉鞭金藻和鹽藻時，補充質(zhì)量濃度700μL／L以上的CO2，可明顯提高實驗微藻的生物量，并可縮短培養(yǎng)周期。Nobutaka等在PH值為3在小球藻培養(yǎng)73此外，以CO2為碳源，利用真養(yǎng)產(chǎn)堿桿菌，可生產(chǎn)生物降解塑料聚羥基丁酸酯(PHB)，也可生產(chǎn)單細胞蛋白、乙酸等。由于CO2的生物固定技術(shù)具有綠色增效、降耗的功能，發(fā)展前景廣闊。此外，以CO2為碳源，利用真養(yǎng)產(chǎn)堿桿菌，可生742.CO2：氣體輔助注射成型

利用CO2氣體供給計量裝置，在注射成型前，同時向模具和塑化料筒注入CO2氣體，它以增塑劑的形式與熔融樹脂混合，進行注射成型加工。2.CO2：氣體輔助注射成型75日本住友公司成功開發(fā)出一種“AMO—TEC”CO2氣體輔助注射成型專用注射成型機。成型樹脂中混入CO2氣體后，可大幅度降低熔體黏度，有利于提高成型制品的質(zhì)量，如聚苯乙烯(PS)樹脂中加入2％～2．5％的CO2氣體后，Ps樹脂的熔體度下降1／2，注射充填壓力從275MPa降至200MPa，注射成型溫度由295℃降至270℃。日本住友公司成功開發(fā)出一種“AMO—TEC”C76優(yōu)點：CO2氣體輔助注射成型制品的物理力學性能不改變，樹脂熔體流動性能好、制品尺寸精度高、外觀光潔光亮、成型速度快、成本低，是高附加值成型制品的首選注射成型技術(shù)。優(yōu)點：773.制備有機化工產(chǎn)品

除利用CO2生產(chǎn)多種基本無機化工原料外，以CO2為原料合成高分子化合物的開發(fā)研究也十分迅速，不少已進入實用化階段，如用CO2，合成聚碳酸酯、聚酮、液晶聚合物、聚脲等有機高分子化合物。

此外，用CO2還可以合成甲醇、二甲醚、苯乙烯.3.制備有機化工產(chǎn)品78(1).氨基甲酸酯Buther首先報道了伯胺、仲胺及芳香胺、鹵代烷與CO2在無機堿的作用下，可以在常溫常壓下高產(chǎn)率地合成氨基甲酸酯。

用CO2作無機堿時氨基甲酸酯的產(chǎn)率可達96％，Salvatore等發(fā)現(xiàn)，在該反應(yīng)系統(tǒng)中加入碘化四丁銨可以進一步提高反應(yīng)的選擇性，不同的胺可得到不同的結(jié)果。(1).氨基甲酸酯79優(yōu)點1）、采用該技術(shù)生產(chǎn)氨基甲酸酯工藝條件溫和且安全，產(chǎn)物收率也高。鑒于該工藝避免了傳統(tǒng)的劇毒光氣合成路線。

2）、氨基甲酸酯作為醫(yī)藥、農(nóng)藥和有機合成中間體的廣泛用途，工業(yè)化應(yīng)用前景廣闊。優(yōu)點80（2）、表面活性劑

在常溫常壓下，以甲醇為溶劑，用烷基胺溶液吸收CO2，鼓泡吸收后的溶液經(jīng)分離就可獲得一種用途很廣的陰離子表面活性劑，且甲醇溶劑分離后還可以循環(huán)使用。

該工藝操作簡單，對于含有大量CO2，的尾氣的處理效果極佳。（2）、表面活性劑81優(yōu)點與傳統(tǒng)的回收CO2的方法如變壓吸附法、熱鉀堿法、乙醇胺法相比，該法更經(jīng)濟可行，是當前CO2資源化利用的新技術(shù)，有待于進一步實現(xiàn)工業(yè)化。優(yōu)點824、用作人造金剛石的原料2002年，陳乾旺等用CO2為原料、金屬鈉為還原劑，在440℃和81．06MPa的反應(yīng)釜中反應(yīng)12h，成功地將CO2還原成了金剛石，且實驗有較好的重復性，用堿金屬鋰、鉀代替鈉也取得了成功。該立方金屬金剛石的拉曼光譜特征峰的波數(shù)為1331．8cm～，其