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近年来,由于温室气体效应导致的气候变化成为人类所面临的最为严峻的环境问题之一。燃烧传统化石燃料释放的CO2是温室气体的主要来源。要控制全球变暖,必须大幅减少CO2排放。基于有机胺溶液的化学吸收法是目前研究最为深入的CO2捕集技术。在众多化学吸收剂中,哌嗪(PZ)由于其具有吸收速率快,吸收容量大,腐蚀性低等优异的溶剂性能成为十分有应用前景的CO2捕集吸收剂。但哌嗪能与烟气中的氮氧化物(NOx)以及亚硝酸盐发生亚硝基化反应,生成具有强致癌性的N-亚硝基哌嗪(MNPZ)。为减少MNPZ在基于PZ吸收的C02捕集系统中的累积从而降低其污染环境的可能性,有必要对PZ捕集CO2过程中形成MNPZ的途径进行研究。本文考察了烟气组分对MNPZ生成速率的影响,并研究了在碱性PZ溶液中甲醛催化亚硝酸盐与PZ反应生成MNPZ的反应动力学。主要研究结果如下:(1)通过改变模拟烟气中NOx、02、CO2等浓度来考察各组分对亚硝酸盐累积速率及MNPZ生成速率的影响。实验结果表明亚硝酸盐累积速率和MNPZ生成速率与NOx浓度线性正相关。通过实验数据可以估算出在PZ浓度为0.1 mol·dm-3、CO2浓度为4%、O2浓度为10%的条件下,当NOx浓度为100～300ppmv时,亚硝酸盐的累积速率约为10～30 nmol·L-1·s-1,MNPZ的生成速率约为5.0～15 nmol·L-1·s-1。即使在无CO2存在的条件下,烟气中的NOx能直接导致PZ发生亚硝化反应,但C02的存在会显著增大MNPZ的生成速率。02并不直接参与PZ亚硝化的反应,但能间接影响PZ溶剂中亚硝酸盐累积速率和PZ的亚硝化速率。(2)即使在碱性环境件下,甲醛也能催化PZ与亚硝酸盐反应生成MNPZ。MNPZ的生成速率随着溶液pH的增大而减小,随着甲醛浓度的增大而增大。对于PZ与亚硝酸反应生成MNPZ 的动力学模型r=(?),50 ℃ 时,k4,avg=47.96 dm6·mol-2·s-1,反应活化能 Ea 约为 78.30 kJ/mol。(3)在 MEA/PZ 混合胺体系中,50℃时,k4,avg=74.27 dm6·mol-2·s-1,此时反应活化能Ea约为62.29kJ/mol。高温环境下,相对于MEA/PZ混合胺体系,单胺PZ体系的亚硝化反应更容易受到温度影响。