金属-有机骨架材料MOF-5合成及CO2吸附性能研究(2)
3.3.2 MOF-5样品表征 22
3.3 吸附实验装置及数据分析方法 25
3.3.1 实验装置 25
3.3.2 实验数据分析方法 26
3.4 实验结果与讨论 26
3.4.1 MOF-5再生性能 26
3.4.2 温度对吸附过程的影响 26
3.4.3 气体流量对吸附过程的影响 28
3.4.4 CO2浓度对吸附过程的影响 29
3.5 本章小结 30
结 论 31
致 谢 32
参 考 文 献 33
1 绪论
1.1 CO2来源、危害以及其分离、捕集的需要
1.1.1 CO2的来源
随着全球气候变暖，温室效应带来的危害逐年加剧，全球气候变暖引起的冰川融化、干旱蔓延、作物生产率下降、动植物行为发生变异等自然灾害，已成为当今最为显著的环境问题之一。CO2的大量排放则是造成温室效应的主要原因。据统计，2004年CO2年排放量比1970年同比增长了80%，从21Gt增长到了38Gt。截止到2007年，大气中CO2的含量己经达384ppm，与工业革命前相比增长超过100PPm。其中，化石燃料的燃烧排放的CO2量超过人为排放总量的3/4，剩余的排放主要源于砍伐森林，以及化学反应过程中所伴随的CO2排放[l]。并且在未来一段时间内，化石燃料依旧是全球主要的能源来源[2]。这将意着如果不采取有效措施控制CO2的排放，温室效应给人类带来的灾害将越来越严重。
表1-1 温室气体中各组分的含量[1]
组分 含量(%)
CO2来自化石燃料燃烧 56.6
CO2来自砍伐森林及农业 17.3
CO2来自其他过程 2.8
氟化气体 14.3
N2O 7.9
CH4 1.1
1.1.2 CO2的危害
1） 冰川消融，海平面上升。地球温度的升高导致极端天气气候事件的频繁发生和南北极浮冰的消融。在过去的100多年的时间里，地球表面的平均温度升高了0.7℃，海平面升高了20cm。“北极正在经历温室效应，一旦海冰开始融化和消退，就再也回不去了”，美国科罗拉多国家冰雪数据中心的 Markserreze教授提出[3]。现在，夏季海冰的覆盖量在过去三十年中以每10年大约10%的速度减少。2005年夏季海冰的覆盖量比1979年到2000年的平均量减小了20%，损失的海冰覆盖面积达130万平方公里。如果全球变暖持续下去，到2040年北极冰川将会消失。北极冰川的消失将不仅对北极熊这样的冰带动物的生存构成严重威胁，同时也为受其影响的大气环流、热盐循环等变化敲响警钟，而这些变化将最终影响整个地球的生态平衡[4]。
2） 动植物种类灭绝。政府间气候变化专门委员会（IPCC）在2007年第四份报告的最后一部分指出，全球气温本世纪可能上升 1.8一6.4℃，海平面将上升18一59cm。如果气温上升幅度超过1.5℃，全球20一30%的动植物物种将面临灭绝。如果气温上升3.5℃以上，40一70%的物种将面临灭绝[5]。
3） 极端天气事件。全球气候变暖所直接导致的灾害性天气之一是热浪。2003年夏季，欧洲大陆发生大规模的热浪天气，约有35000人丧生;而2006年7月，140人死于美国加州的热浪天气。另外，海洋表层的温度上升使海洋上空空气的湿度加大，这将会发生更猛烈更频繁的咫风灾害。2005年9月卡特里那咫风造成了上千人死亡，经济损失超过250亿美元。气温的升高将更多的海水带入空气中，同时也将陆地上土壤中的水份带入空气中，导致土地的干旱和沙漠化。另外，由于温度升高导致的各地年降雨量分布不均，使世界各地的洪涝灾害和旱灾也更为严重和频繁。