日前，浙江碳中和创新研究院严密副教授在Biomass Conversion and Biorefinery（《生物质转化与生物炼制》）上发表题为《操作参数对氯化胆碱-单乙醇胺深共晶溶剂及其水溶液捕集沼气中CO2的影响》的论文。
图注： Biomass Conversion and Biorefinery. (2022).（https://doi.org/10.1007/s13399-021-02246-7）
论文主要研究了操作参数（温度、压力）对氯化胆碱-单乙醇胺深共晶溶剂（ChCl-MEA DES）及其水溶液对沼气中 CO2捕集性能（吸收容量、吸收速度、吸收选择性）的影响，为ChCl-MEA DES在沼气中CO2捕集领域的应用提供了有价值的参考。
论文选用氯化胆碱（ChCl）和单乙醇胺（MEA）混合制备新型的深共晶溶剂（deep eutectic solvent，DES）作为CO2吸收剂，相较于传统的胺溶液和离子液体吸收剂，该类溶剂具有更强的CO2吸收能力，良好的热稳定和可再生性。
图注： 氯化胆碱-单乙醇胺深共晶溶剂（ChCl-MEA DES）的实验室制备及改性过程
研究表明，在研究范围内，ChCl-MEA DES吸收剂对CO2的吸收容量和CO2/CH4的吸收选择性受到压力和含水量正向影响，受到温度负向影响。这些结论证实了ChCl-MEA DES及其水溶液的CO2吸收除了存在化学反应外，也同样符合物理吸收规律（可通过氢键网格对CO2进行物理吸收）。然而，因为低温下的高粘度所造成的吸收动力衰减，使得纯 ChCl-MEA DES 在 60 °C 的较高温度下达到其最佳吸收能力。本研究中得到的最高CO2吸收容量为0.608 mol-CO2/mol-DES，此时的平均吸收速度为0.480 mol-CO2/kmol-DES·s，CO2/CH4吸收选择性因子为25。经过对比，这些指标都优于常规的胺溶液、离子液体以及类似的DES吸收剂。
图注：该吸收剂在不同吸收温度，吸收压力，含水量下的CO2吸收容量及CO2/CH4吸收选择性变化。本图采用Origin绘制
本研究还通过方差分析（ANOVA）和响应曲面法（RSM）对实验数据进行统计学分析，绘制帕累托图进一步衡量各参数的影响程度，建立CO2吸收容量和速度的回归方程，用于评估不同工况下的吸收实验结果。
图注：帕累托图用于描述各参数对CO2吸收容量影响的显著性程度（超出红色虚线可视为显著性因素）以及本实验范围内的CO2吸收容量预测方程。该数据处理通过Minitab完成
图注：严密老师向美国工程院院士、哥伦比亚大学Nickolas J.Themelis教授一行介绍实验工作。
我国具有丰富的沼气资源，对其进行提纯后获得的高值甲烷可广泛应用于发电、汽车燃料和化工原料等领域。沼气中存在大量的CO2，高效合理的碳捕集方式可有效减少沼气中CO2含量，提升沼气的应用潜力，新型的CO2吸收材料和吸收方法也将成为未来研究的重点。
作者关于深共晶溶剂CO2捕集的其他研究成果：
Journal of Environmental Chemical Engineering, 9 (2021) 105439. https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.105439
Biomass Conversion and Biorefinery, (2021). https://doi.org/10.1007/s13399-021-01673-w
Chemical Engineering and Processing - Process Intensification,157 (2020)108142.https://doi.org/10.1016/j.cep.2020.108142
作者简介：
严密，2012年毕业于浙江大学，获动力工程及工程热物理博士学位。参加工作至今，一直从事有机固废能源化低碳清洁利用研究。近五年来，以第一作者或通讯作者发表高水平论文40余篇，影响因子累计超270，热点/高被引1篇；发明专利实施/转让2项；获中国商业联合会科技进步一等奖、省工程热物理学会青年科技奖；担任SCI期刊编委，担任国际会议主席1次。
