技术文章

导读

党的二十大报告指出，推动经济社会发展绿色化、低碳化是实现高质量发展的关键环节。2022年底在海南博鳌举行的以“碳中和——国际视野谋篇布局”为主题的“第二届碳中和博鳌大会”，深入探讨了全球应对气候变化的共识和措施、欧盟碳边境调节机制、中国“双碳”目标顶层设计、碳中和愿景下区域和企业如何做好战略转型布局等议题。

水泥行业是二氧化碳排放大户之一。水泥生产的碳排放来源主要有：原料碳酸钙的分解直接排放、燃料的燃烧直接排放和生产中的间接排放等。因此，需要研制低碳材料、对混凝土再利用和使用替代燃料，才能实现“双碳”目标。岛津一直致力于碳中和检测技术的研发，尤其对水泥或混凝土碳化中TOC检测及胺类水溶液中CO2吸收量的评估提供解决方案，为“双碳”目标贡献力量。

碳达峰碳中和小科普

碳达峰是指某个地区或行业，年度温室气体排放量达到历史最高值，是温室气体排放量由增转降的历史拐点，标志着经济发展由高耗能、高排放向清洁低能耗模式的转变。

碳中和是指某个地区在一定时间内，人类活动直接或间接排放的碳总量，与通过植树造林、工业固碳等吸收的碳总量相互抵消，实现碳“净零排放”。

二者之间，先达到碳达峰，再实现碳中和。碳达峰是基础，碳中和则是低碳发展的最终目标。

岛津解决方案

1水泥或混凝土碳化定量评价

由于混凝土中含有大量钙，通常呈强碱性，吸收空气中的二氧化碳等气体后，形成碳酸钙，碳化逐渐加重，可能会导致产品劣化。因此，在研究水泥产品改良和材料开发过程中，需要正确掌握材料中的碳酸钙含量，以定量评价碳化。

分析利器

岛津TOC-L 固体样品测定系统

TOC -L固体样品测定系统

方法特点

● 可使用TOC固体样品测定系统进行IC测定，由此迅速且轻松地测定碳酸钙含量；

● 最大可测定1g样品，因此可减小样品不均匀所产生的影响；

● 与通常使用酚酞、目测进行的评价不同，可通过定量，以数值确认碳酸钙含量细微差异。

图1、水泥中碳酸盐含量随时间的变化图

由上图可见，刚刚开封的样品几乎不含无机碳（IC），样品在大气环境中静置约3个月后吸收了空气中的二氧化碳，IC浓度增加至约1%。使用TOC-L固体样品测定系统，可定量确认水泥等样品中碳酸盐含量随时间的变化，为研究水泥产品改良和材料开发提供依据。

2胺类水溶液吸收CO2评价

当前，CO2分离回收方法中常用胺类水溶液，要求其不仅要与CO2立即发生反应，而且吸收后的CO2回收方便。

分析利器

岛津总有机碳分析仪TOC-L 和总氮测定单元TNM-L

TOC-L和总氮测定单元TNM-L

方法特点

● 可使用TOC-L，评价通过胺类溶液分离、回收温室效应气体CO2 的过程；

●通过对胺类溶液进行IC 测定，可求出溶解CO2 和碳酸氢离子浓度等无机碳浓度；

● 也可通过TOC/TN 测定，进行胺类溶液的浓度管理。

吸收CO2 气体前后的胺类溶液IC、TN(总氮)、TOC测定结果如下表所示（各测定值是经稀释倍数校正后的值）。

表1、AMP胺类溶液测试结果

注：AMP胺类溶液: 2-胺基-2-甲基-1-丙醇, 化学式为(CH3)2C(NH2)CH2OH，制备为20 wt%

由表1可知，通过吸收CO2气体，AMP溶液的IC浓度大幅增加至1000倍以上。胺类溶液吸收CO2气体，CO2以碳酸氢根离子的形式溶解于溶液中，导致IC浓度增加。而TOC和TN浓度则没有较大变化。由此可知，此次CO2气体吸收试验，没有对胺类溶液浓度产生较大影响，回收具有良好的稳定性。

结论

岛津也一直在致力于碳中和检测技术的研发，TOC-L 固体样品测定系统可对水泥或混凝土碳化中TOC进行测量，TOC-L/TNM-L组合可对胺类水溶液中CO2 吸收量评估及管理，为研制低碳材料、对混凝土再利用和使用替代燃料提供技术支撑，为水泥行业实现“双碳”目标做贡献。

撰稿人：唐国轩

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