中國(guó)報(bào)告大廳網(wǎng)訊，在水泥行業(yè)年排CO?超10億噸、占比全國(guó)工業(yè)20%的背景下，傳統(tǒng)濕法吸收再生能耗高、設(shè)備腐蝕問題突出。最新研究采用碳酸鉀與N,N′-二甲基乙二胺(MMEN)共修飾UiO-66，60 ℃下干法吸附量達(dá)到213 mg/g，250 ℃脫附率維持96.2%–99.8%，一次性解決高吸附、低衰減、溫和再生三大痛點(diǎn)，為碳酸鉀打開年增5萬噸的碳捕集藍(lán)海市場(chǎng)。

  一、碳酸鉀負(fù)載量20%為“黃金拐點(diǎn)”：CO?吸附量先升后降，K?CO?/UiO-66達(dá)106 mg/g

  《2025-2030年中國(guó)碳酸鉀行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局及投資規(guī)劃深度研究分析報(bào)告》指出，在10%–25%梯度中，20%碳酸鉀負(fù)載的UiO-66吸附量最高(106 mg/g);繼續(xù)增至25%，吸附量回落至97 mg/g，說明過量K?CO?堵塞微孔，比表面積由864 m2/g進(jìn)一步下降，孔徑雖增至1.3 nm，但物理吸附位點(diǎn)損失更大，20%被確認(rèn)為性價(jià)比最佳點(diǎn)。

  二、碳酸鉀+30%MMEN協(xié)同：吸附量再翻倍至213 mg/g，孔徑1.6 nm保留微孔特征

  在K20/UiO-66基礎(chǔ)上引入15%–45%有機(jī)胺，30% MMEN樣品吸附量躍升至213 mg/g;繼續(xù)增至45%，吸附量驟降36.6%至135 mg/g。微孔結(jié)構(gòu)仍保留(比表面積614 m2/g、孔徑1.6 nm)，證明適量胺基提供化學(xué)吸附位，過量則占據(jù)孔道，30%成為協(xié)同上限。

  三、碳酸鉀化學(xué)吸附溫度窗口：250 ℃脫附率>96%，衰減率<4%，十次循環(huán)穩(wěn)如“磐石”

  250 ℃氮?dú)獯祾呦?，MMENx-K20/UiO-66脫附率96.2%–99.8%，吸附衰減率低于4%;相比之下，150 ℃脫附率不足51%，表明K?CO?生成的KHCO?需≥170 ℃才能完全分解，而MMEN的氨基甲酸銨鹽在100–150 ℃即可斷裂，二者階梯脫附互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)溫和再生。

  四、碳酸鉀機(jī)理“三合一”：物理+弱化學(xué)+強(qiáng)化學(xué)吸附同步發(fā)力，元素含量鎖定功能位

  UiO-66母體僅范德華力，80–100 ℃即可脫附;引入K?CO?后形成強(qiáng)化學(xué)鍵，再生溫度170–350 ℃;MMEN提供中等強(qiáng)度氨基甲酸化路徑，100–150 ℃完成脫附。元素分析顯示，MMEN30-K20/UiO-66中K 7.2%、N 11.3%，比單一K20樣品分別提升1.0與11.3個(gè)百分點(diǎn)，證實(shí)胺基為新增活性中心。

  五、碳酸鉀行業(yè)空間：85萬噸需求再擴(kuò)容，碳捕集路線單噸消耗0.15噸，年增5萬噸“小目標(biāo)”

  碳酸鉀行業(yè)現(xiàn)狀分析指出，按2025年國(guó)內(nèi)碳酸鉀表觀需求85萬噸計(jì)，若10%水泥窯尾氣采用干法吸附，每萬噸CO?捕集消耗K?CO? 0.15噸，對(duì)應(yīng)新增需求5萬噸;以6500元/噸市場(chǎng)價(jià)測(cè)算，市場(chǎng)規(guī)模3.25億元，為碳酸鉀企業(yè)提供高附加值出口，同時(shí)降低水泥行業(yè)碳排10%以上。

  總結(jié)

  碳酸鉀在20%負(fù)載量與30% MMEN協(xié)同下，把UiO-66的CO?吸附量提升至213 mg/g，250 ℃脫附率保持96%以上，衰減率<4%，實(shí)現(xiàn)“高吸附-低衰減-溫和再生”干法工藝閉環(huán)。85萬噸碳酸鉀需求基本盤之外，碳捕集路線單噸0.15噸的消耗系數(shù)，為行業(yè)帶來年增5萬噸的確定性訂單，水泥窯煙氣治理也借此邁入低成本、低腐蝕、高循環(huán)的“干法時(shí)代”。

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