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化石燃料使用过程中排出的大量CO2是导致全球气候变化的主要温室气体之一。CO2的减排已经成为国际社会重大的政治和经济议题。目前，减少大气中CO2浓度的有效途径之一是捕集和封存CO2。但现有的捕集分离工业技术，如吸收、吸附、膜分离等方法都面临能耗大、成本高的问题，无法直接应用于大流量烟道气中CO2的捕获工程。
本文筛选研究了十余种碳基吸附材料，根据碳基材料具有的物理化学特性，系统测量了碳基材料的导热导电性能以及吸附/电解吸性能，完成了电解吸能耗评价及其工艺的可行性研究。研究结果表明，目前已有的商业碳基材料具有良好的导电导热性能，尤其是蜂窝状活性炭，电能利用率较高。但是在常温常压下，商业碳基材料对烟道气中低浓度CO2的吸附容量较低，致使电能耗较大，需要通过表面改性和修饰来提高其对CO2的吸附容量；同时需要改变吸附剂的几何形状(如蜂窝状形貌)，以解决吸附剂与吸附装置的有效合理匹配，提高电能利用率，才能使电解吸工艺在CO2吸附捕集技术中发挥更加显著的优势。
本文第二部分是采用吸附性能优良的新型13X-APG沸石吸附捕集烟道气中低浓度CO2。由于该材料没有导电性，不能直接应用于电解吸工艺，研究采用了传统的间接加热变温吸附工艺模拟变电吸附工艺，并进一步与真空变压工艺耦合，预测电解吸工艺与真空变压工艺耦合时能够达到的吸附捕集效率及技术上的可行性。研究表明，随着吸附材料对烟道气中低浓度CO2的吸附容量的提高，发现吸附过程存在化学吸附，吸附剂再生也相对困难，真空变压变温(电解吸)耦合吸附捕集工艺的效率明显优于传统的真空变压吸附工艺和传统的变温吸附(变电吸附)工艺。
总之，研发导电导热性能良好的新型高效CO2吸附材料，关注吸附剂的几何形态(蜂窝状形貌)并实现与吸附装置的合理匹配，可提高电加热时的能量利用率；真空变压变温及电解吸耦合工艺(VPTSA)的进一步优化组合，有望降低吸附工艺捕集烟道气中CO2的能耗及成本，为实现示范工程奠定坚实的基础。