二氧化碳的收集技巧可分为实验室级和工业级两类，具体技术路径和应用场景如下：

一、实验室级收集

• 化学反应法
  通过大理石（CaCO?）与稀盐酸（HCl）反应生成CO?，反应方程式为：
  $$ \textCaCO}_3 + 2\textHCl} \rightarrow \textCaCl}_2 + \textH}_2\textO} + \textCO}_2 \uparrow $$
  操作要点：

  • 采用固液常温反应装置，避免使用硫酸（易生成硫酸钙沉淀）或碳酸钠（反应过快）。
  • 收集时利用CO?密度大于空气的性质，采用向上排空气法。
  • 验满技巧：将燃着的木条置于集气瓶口，若熄灭则已集满。

• 除杂与干燥

  • 气体中可能含*（HCl）杂质，需通过饱和碳酸氢钠溶液吸收。
  • 用浓硫酸干燥CO?以去除水分。

二、工业级捕集技术

（一）燃烧后捕集

从燃烧废气中分离CO?，适用于电厂、钢铁厂等场景：

• 化学吸收法

  • 原理：使用碱性溶液（如*、甲基二*）与CO?发生可逆化学反应，吸收后通过加热再生溶液。
  • 优势：技术成熟，捕集效率高（可达90%以上）。
  • 局限：能耗高、设备腐蚀性强，需持续补充吸收剂。

• 物理吸附法

  • 材料：活性炭、沸石分子筛、金属有机框架（MOF）等，通过范德华力或化学键选择性吸附CO?。
  • 技术：变压吸附（PSA）通过改变压力实现吸附剂再生，适用于高浓度CO?气源。

• 膜分离法

  • 原理：利用CO?与其他气体在膜中渗透速率差异实现分离，例如优先渗透CO?的聚酰亚胺膜。
  • 应用：适合处理高压烟气，但需解决膜材料稳定性和规模化制备难题。

（二）燃烧前捕集

针对煤气化或天然气重整产生的合成气（含CO?和H?）：

• 低温甲醇洗：在高压低温条件下，用甲醇物理吸收CO?，适用于IGCC（整体煤气化联合循环）体系。
• 水煤气变换反应：将CO转化为CO?后再分离，提升捕集浓度。

（三）其他技术

• 富氧燃烧
  用纯氧替代空气燃烧化石燃料，烟气中CO?浓度可达80%以上，便于直接压缩封存。

• 低温分馏法
  适用于高浓度CO?气源（>90%），通过冷凝液化分离，常用于油田伴生气处理。

• 地质利用与封存

  • 驱油/气：将CO?注入油气田进步采收率，同时封存于地下。
  • 干热岩地热开发：利用CO?作为职业介质开采地热能，兼具封存影响。

三、新兴技术与进步动向

• 生物转化
  利用微藻光合影响固定CO?，生成生物燃料或高附加值化学品（如β-胡萝卜素）。

• 化学链燃烧
  通过金属氧化物载氧体实现燃料无焰燃烧，直接产出高纯度CO?。

• 模块化装置
  如集装箱式CO?捕集体系，集成吸附模块、压缩存储罐，支持灵活部署于工厂、港口等地。

• 智能化监测
  部分装置内置压力传感器和二氧化碳浓度监测器，优化捕集效率并降低能耗。

拓展资料与适用场景

提示：工业级捕集需成本、能耗和规模化潜力，目前化学吸收法仍是主流，但膜分离和吸附法因低能耗特性成为研发重点。