高效氨基功能化离子液体膜接触耦合系统实现低浓度二氧化碳捕集与解吸的突破性研究

本文创新性地开发了四种氨基功能化离子液体（AFILs），结合聚四氟乙烯（PTFE）中空纤维膜接触器，针对7%-15%低浓度CO2实现98%脱碳率。研究突破传统胺吸收剂高能耗瓶颈，通过膜解吸技术将再生温度降至70°C且再生率达91%，为工业低碳减排提供高效节能解决方案。

　　

Highlight

本研究开创性地将四种氨基功能化离子液体（AFILs）与聚四氟乙烯（PTFE）中空纤维膜接触器耦合，针对7%-15%低浓度CO₂实现革命性捕集效果。其中三乙烯四胺甲酸盐（[TETA][HCOO]）表现尤为亮眼——不仅达成98%的"吸碳王者"级脱碳效率，其膜解吸技术更将再生温度大幅降低，相比传统方法节能效果堪比"给反应釜装上了变频空调"。

Experimental raw materials

实验采用希陇化学与国药集团提供的分析纯试剂，包括二乙烯三胺、三乙烯四胺等关键原料。PTFE中空纤维膜犹如"分子筛特工"，凭借其化学惰性与超高疏水性成为理想载体。

Synthesis and characterization

通过一步加热回流法（实验室版"分子厨房"）合成的AFILs，红外光谱显示1580 cm^-1处C=O特征峰如同分子指纹，证实了羧酸根基团的存在。拉曼光谱则像"分子震动监测仪"，成功捕捉到CO₂吸收后新生成的氨基甲酸酯信号。

Basic characteristics

四种AFILs在室温下展开"CO₂捕抓大赛"：[TETA][HCOO]以绝对优势夺冠，其质量传递系数比末位选手[DETA][Lac]高出近3倍。粘度测试揭示有趣现象——吸收CO₂后样品粘度平均暴涨15倍，仿佛液体突然"变身糖浆"。

Conclusion

这场"分子级CO₂围捕行动"证实：[TETA][HCOO]在70°C膜再生温度下即可实现91%再生率，相当于把传统120°C热再生工艺"砍掉"50°C。该技术为煤电、燃气电厂等低浓度CO₂排放源提供了"既高效又省电"的碳捕集新范式。