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近年来，一方面由于性能优良的新型吸附剂的出现及其品质的不断改善，为吸附技术的应用推广打下了良好的基础，如合成沸石、炭分子筛、活性炭纤文、活性氧化铝等，它们各自不同的吸附性能使吸附工艺的应用领域不断扩宽。另一方面随着吸附工艺的发展，如变压吸附、变温吸附、模拟移动床、工业色谱等技术的开发，使吸附工艺已经成为连续操作的大型工业化过程。目前，CCS技术回收二氧化碳的工艺过程已经成熟，而CCS技术的核心吸附剂是决定该技术性能的决定因素，因此研究具有高吸附性能的吸附剂成为科研的一个目标[18]。9536
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1 本文对常用固体吸附剂的分类及依据
由于本论文主要工作是研究CO2固体吸附剂的变温吸附性能，即通过温度的循环改变来控制吸附剂对CO2的吸脱附循环，所以在文献调研的过程中将CO2固体吸附剂归为三类，即低温、中温与高温吸附剂，它们之间的界限是相对的、没有严格限定，因为即使是同一种类的吸附剂，在改性后它的吸脱附温度会有较大波动。在对固体吸附剂的分类中，低温吸附剂包括活性炭、沸石分子筛、硅胶、硅藻土、固态胺树脂等，它们的吸脱附温度都在100℃以下；中温吸附剂如水滑石的吸脱附温度则在400℃～500℃左右；而高温吸附剂包括钙基、锂盐和金属氧化物吸附剂等，其吸脱附温度则在700℃～900℃，甚至更高。
表1.2 吸附剂的分类及其工作温度[19]
分类 名称 吸附温度/℃ 脱附温度/℃
低温吸附剂 活性炭(AC) 25～200 200～300
硅胶(Silica) 25～150 200～300
分子筛(molecular sieve)及介孔材料(mesporous materials) 25～100 200～300
固态胺树脂 20～30 90～100
中温吸附剂 水滑石(LDH) 20～300 450～550
金属氧化物(Metal Oxide) 50～200 250～700
高温吸附剂 钙基吸附剂(CaO) 600～700 800～900
锂盐吸附剂 500～700 750～800
2 低温吸附剂及其国内外研究现状
a）活性炭
活性炭是一种常见的性能优异的吸附性材料，是应用最广泛的吸附剂之一，具有很高的比表面积和丰富的微孔结构[20]。活性炭的表面特性及其孔隙结构是影响其吸附过程的重要因素，而由于改性活性炭表面上的官能团稳定性一般较差, 官能团的数量将随吸脱附循环的进行而下降, 从而使吸附效率逐渐下降。官能团虽然可以增强吸附能力, 但却使脱附性能下降。因此, 从吸-脱附工作循环的综合效果来说, 研究活性炭孔隙结构对CO2吸附的影响具有更重要的意义[21]。一般来说，比表面积和总孔容较大的活性炭具有较大的CO2吸附容量；同一种吸附剂，吸附量与压力成正比，与温度成反比；活性炭的吸附热比较低，所以吸附的气体分子比较容易解吸附，其再生能耗相对较低。
张双全等[21]以无烟煤为原料、NH4NO3和K2CO3混合物为添加剂制备了变压吸附分离CO2用活性炭，测定了活性炭的比表面积、微孔孔容、碘吸附值、四氯化碳吸附值、CO2吸附量、堆积密度等指标。发现添加剂用量以2 %～3 %为宜；活化前对炭化料进行酸洗有利于提高活性炭的综合性能；CO2吸附量与微孔孔容之间呈正相关关系, 而与其他指标之间则没有明显的相关性。采用本方法制备出的活性炭已经成功应用于变压吸附法提纯氢气的工业装置, 氢气的纯度达到99.999 %。Aroua等[22]用棕榈壳活性炭作为前驱体，研究了用不同浓度聚乙烯亚胺（PEI）修饰的活性炭吸附性能，结果显示浸渍不同浓度PEI的活性炭吸附容量有明显变化，在浓度为0.26 %时吸附量最大。各种气体的最大吸附容量排序为：CO2＞CH4＞O2＞N2。何平等[23]对活性炭进行了改性并研究了不同改性方法对其吸附量的影响，得出了氧化、胺化后的改性活性炭对CO2的吸收能力会有所增强的结论。Drage等[24]对MAST活性炭作为燃烧前（IGCC）脱碳吸附剂进行了试验研究，发现在3 MPa下活性炭对CO2的吸附质量百分比高达58 %(13 mmol/g)，而在43 MPa下活性炭对CO2的吸附质量百分比只有0.3 %，选择性良好。