大气污染对人体健康造成了很大的影响^{〔1, 2〕}，以煤为主要燃料的北方城市，在目前尚不能完全改用其他燃料的情况下，必须加强消烟除尘措施，化学吸收法是目前应用较广的消除烟尘措施，是目前最有效的捕集CO₂ 技术^〔3〕，吸收剂的选择是影响脱除率的一个重要因素。氨水作为吸收剂在脱除率、吸收容量、副产物资源化等方面均优于单乙醇胺(monoethanolamine) 溶液^〔4〕，因此氨法吸收成为了一个研究的重要方向，并具有良好的应用前景，氨水对二氧化碳吸收容量是一个重要的指标，本研究设计了一种简单的氨水对二氧化碳的吸收容量测量装置及其测量方法，该装置由实验室常用仪器经简单改装后组装而成，测量方便、方法简单、适应性强、无危险性、数据稳定、结果明了。

二氧化碳吸收剂吸收容量测量装置由二氧化碳发生装置、洗气装置、缓冲装置、流量测量装置以及二氧化碳吸收装置5 部分组成。二氧化碳气体可以在不同温度条件下与氨水发生化学反应，从原理上讲，通过化学吸收的方法 CO₂ 气体可以很好地被氨水吸收。其中气相的反应极易发生，并生成不稳定的氨基甲酸铵(NH₂COONH₄) ，氨基甲酸铵极易溶解于水，甚至在潮湿的气氛下都会吸水溶解生成碳酸铵(NH₄)₂CO₃ ，溶于水后生成碳酸氢铵(NH₄HCO₃) 。在常温常压下，NH₄ ⁺ 和NH₂COO^-的反应速度非常快，反应产物为碳酸铵和碳酸氢铵，当温度在38 ～ 60 ℃时，反应为可逆反应，碳酸氢铵和碳酸铵都能以晶体的形式存在于溶液中。带过来的酸性气体，从而洗去杂质气体，以达净化二氧化碳气体的目的。

(1) 将二氧化碳发生装置、洗气装置、缓冲瓶、气体流量计及三口烧瓶用橡胶管一次连接进行组装，三口烧瓶放入恒温水浴中，在恒温水浴中加入适量的水，调节到所需温度。(2) 关闭阀门在恒压滴液漏斗中加入一定量的二氧化碳吸收剂: V_吸收剂(体积单位) ，关闭阀门。(3) 将启普发生器横放，把固体大理石由容器上插导气管的口中加入，然后放正仪器，再将装导气管的塞子塞好。(4) 由球形漏斗口加入稀盐酸。打开导气管阀门，酸液由球形漏斗流到容器的底部，再上升到中部跟固体大理石接触而发生反应，产生的二氧化碳气体从导气管放出。(5) 打开阀门3 min，使测量装置中的空气全部排出，保证系统内全部为二氧化碳气体。(6) 关闭阀门，整个体系变为密闭状态，在二氧化碳发生器容器内继续反应产生的二氧化碳气体使容器内压强加大，把酸压回球形漏斗，使酸液与固体大理石脱离接触，反应即自行停止。(7) 记录气体流量计的所示流量: V₁ (体积单位) ，打开阀门，使改装后的恒压滴液漏斗与三口烧瓶之间形成连通，压强相同，在重力作用下，恒压滴液漏斗中的氨水进入到三口烧瓶当中，与二氧化碳气体发生反应，吸收三口烧瓶中的二氧化碳气体。 (8) 由于体系内的二氧化碳被二氧化碳吸收剂吸收，压强降低，盐酸由球形漏斗进入与大理石发生反应，重新生成二氧化碳，当二氧化碳吸收剂吸收饱和时，由于二氧化碳气体使容器内压强加大，把酸压回球形漏斗，使酸液与固体大理石脱离接触，反应再次自行停止，记录此时气体流量计所示流量: V₂ ，所测二氧化碳吸收剂的吸收容量V = (V₂-V₁) /V吸收剂。

在反应温度为20 ℃时，量取50 mL 浓度为 25%的氨水(密度为0.91 g /cm³) ，进行二氧化碳吸收实验，重复3 次实验。所得结果分别为7.25，7.23，7.20 L。从反应结果可以看出3 次实验的数据的误差较小，说明本装置所测数据具有较高的可信度。

图 1

图 1 生成物与标准碳酸氨铵样品对照红外光谱图

对反应产物进行红外光谱分析。所测产物红外谱图与标准谱图进行比较后可以看出，其主要产物为碳酸氢铵，反应进行较完全。

从实验结果可以看出，在常温下，通过化学吸收的方法 CO₂ 气体可以很好地被氨水吸收，生成的中间产物氨基甲酸铵 (NH₂COONH₄) 并不稳定^〔5〕，最终全部生成产物为碳酸氢铵。 本实验设计的二氧化碳吸收容量测定装置中的启普发生器能够通过压强来自动控制二氧化碳气体的流量，简化了操作步骤，经过改装的恒压滴液漏斗可以使二氧化碳吸收剂在进入二氧化碳吸收系统过程中不与外界发生交换，整个二氧化碳吸收剂容量测定装置为一个密闭的系统，能够自动完成反应、测量，最大限度的减少了人为的误差，3 次实验的相对偏差分别为0.32%、0.05%、-0.375。 本装置具有测量方便、操作简单、适应性强、无危险性、数据稳定等特性，为二氧化碳温室气体的减排吸收提供了一定的参考作用，对氨法二氧化碳吸收工艺设计起到指导和借鉴的作用。