基于胺类萃取剂的液-液空心纤维膜接触器强化海洋直接碳捕集技术研究

为应对海洋酸化及实现负碳排放，韩国能源研究所团队创新性评估了液-液空心纤维膜接触器（LL-HFMC）在直接海洋碳捕集（DOC）中的应用。通过系统比较单乙醇胺（MEA）、乙二胺（EDA）、二乙烯三胺（DETA）和三乙烯四胺（TETA）等胺类萃取剂的性能，发现DETA具有最高CO2捕集效率，并优化了浓度与流速参数。该研究为DOC技术提供了关键材料选择依据，凸显其相较于直接空气捕集（DAC）的经济性与可扩展性优势。

　　

全球气候变化与海洋生态危机日益严峻，大气CO₂浓度上升导致海洋酸化，削弱其自然固碳能力。尽管海洋CO₂浓度是大气的150倍，但现有直接海洋碳捕集（DOC）技术仍面临效率与成本瓶颈。韩国能源研究所团队在《Desalination》发表研究，首次系统评估了液-液空心纤维膜接触器（LL-HFMC）中胺类萃取剂对DOC的优化作用，为破解这一难题提供了新思路。

研究采用聚丙烯（PP）空心纤维膜为接触介质，对比了单乙醇胺（MEA）、乙二胺（EDA）、二乙烯三胺（DETA）、三乙烯四胺（TETA）及氢氧化钠（NaOH）的CO₂捕集性能。通过扫描电镜（SEM）表征膜结构，结合接触角测试评估疏水性，并分析萃取剂反应速率与表面张力的协同效应。

研究结果

1. 膜与萃取剂特性：PP膜呈现均匀多孔结构，接触角>130°证实其强疏水性，可有效防止润湿。DETA因氨基密度高，反应速率显著优于其他萃取剂。
2. 萃取剂性能排序：DETA > TETA > EDA > MEA > NaOH，其中DETA的CO₂去除效率达NaOH的2.3倍。
3. 参数优化：提高DETA浓度至1.5 M、控制海水与萃取剂流速比为2:1时，系统质量传递系数（K）提升40%。

结论与意义
该研究证实LL-HFMC中萃取剂选择是DOC效率的核心决定因素，DETA凭借快速反应与适度表面张力成为最优解。通过优化工艺参数，DOC技术可充分利用海洋高CO₂浓度优势，实现比直接空气捕集（DAC）更低能耗的碳负排放。韩国能源研究所的成果为全球碳中和技术路线提供了重要参考，未来结合膜材料改性有望进一步推动DOC产业化进程。