如何收集二氧化碳化学实验如何收集二氧化碳如何收集二氧化碳排水法

面内容是二氧化碳的收集技巧划重点，结合实验室操作与工业捕集技术分类说明：

一、实验室收集法

• 上排空气法

  • 原理：利用二氧化碳密度（1.977g/L）大于空气的特性，通过导管将气体导入集气瓶底部，逐渐排出空气。
  • 操作：导管需伸至集气瓶底部，用玻璃片半盖瓶口以利气体排出。
  • 验满：将燃着的木条置于瓶口，若木条熄灭则证明已集满。

• 水法改进版

  • 适用场景：需精确测量气体体积时（如定量实验）。
  • 技巧：在水面覆盖一层植物油，防止二氧化碳溶于水，通过量筒内水的体积变化计算气体量。
  • 特点：避免空气干扰，但操作复杂且成本较高。

二、工业捕集技术

• 烧后捕集（烟气处理）

  • 化学吸收法：
    • 技术：采用*（MEA）、甲基二*（MDEA）等碱性溶液吸收烟气中的CO?，加热再生溶液后释放高纯度CO?。
    • 应用：燃煤电厂、钢铁厂等，适用于低浓度（5-15%）CO?捕集。
  • 物理吸附法：
    • 材料：活性炭、沸石分子筛等吸附剂，通过变压吸附（PSA）实现分离。
    • 优势：能耗低，适合中低浓度（20-60%）气源。

• 烧前捕集（燃料预处理）

  • 膜分离法：
    • 原理：利用CO?优先渗透膜（如聚酰亚胺膜）分离煤气化产生的CO?/H?混合气。
    • 特点：无需相变，适用于高压气源（如IGCC电站）。
  • 低温分馏法：
    • 条件：CO?浓度需＞90%，通过压缩冷却液化分离杂质。
    • 应用：油田伴生气、化工副产气处理。

• 接空气捕集（DAC）

  • 技术：利用碱性溶液（如氢*）或金属有机框架（MOF）材料吸附大气中的CO?。
  • 挑战：能耗高（每吨CO?需1.8-2.5吨水）、成本昂贵，尚处示范阶段。

三、独特场景应用

• 地质封存：
  • 将捕集的CO?加压成超临界态，注入油气田、盐碱层或玄武岩地层封存。
• 生物利用：
  • 微藻养殖：CO?作为光生物反应器中微藻生长的碳源，生产生物燃料。
  • 温室施肥：直接输入温室提升作物光合效率。

四、技术对比与选择建议

示：实验室优先选向上排空气法；工业场景需综合成本、能耗及气源特性选择捕集技术。