能源是人类生存与发展的物质基础。由于能源短缺和环境污染问题日益严重，绿色可再生能源亟待开发。沼气是目前应用最广泛的生物质能源之一，沼气通过净化提纯后可变成生物燃气，替代汽油或天然气作为汽车燃料使用，不但可缓解城市能源紧张的局面，还能减少城市污染，必将成为我国发展新型能源的一条重要途径^[1]。

沼气生产中生物燃气的净化提纯是关键技术之一，甲烷的纯度对于生物燃气的应用有重要意义^[2]，其中，CO₂的脱除可以提高燃气的热值，使得它达到压缩天然气（CNG）的标准^[3]，对于生物燃气的推广具有重要意义。由于沼气中甲烷含量较低，其高位发热值只有23.9MJ /m³(甲烷含量60%计)，而纯甲烷高位发热值为39.78MJ /m³。作为车用燃料或者管道天然气燃料其高位发热值要求大于31.4MJ /m³，则要求沼气中甲烷浓度至少提高到88%以上，即要脱除多余CO₂^[4]。

目前沼气中COshy;₂的吸收技术主要有水洗法^[5]、化学吸收法^[6]、变压吸附^[7]、膜分离法^[8]等。最常用的技术是变压吸附工艺和水洗工艺。根据欧洲各国2008年的沼气生产资料^[9]，采用变压吸附工艺的气处理厂占33%，采用水洗工艺的占32%，采用有机溶剂化学吸收和物理吸收的分别占9%和7%，采用膜分离的占4%，低温分离的占1%。而从纯化沼气的处理能力上看，水洗处理最强，其次变压吸附。

纳米碳酸钙(Nano Calcium Carbonate)作为一种用量最大、用途最广的无机填料,由于原料广、价格低、无毒性、白度高,广泛用作橡胶、塑料、造纸、涂料、化学建材、油墨、医药、食品、日化等行业的填料^[10]。由于纳米碳酸钙具有量子效应、小尺寸效应和表面效应等特性，因而不但具有普通碳酸钙的各种性能，而且还具有普通碳酸钙所不具备的许多特殊性能。将纳米碳酸钙粉体用于塑料、橡胶中，有很好的补强作用，用于涂料中，显示出优异的分散性能；用于油墨，可大大改善油墨的透明度。作为纳米材料，纳米碳酸钙以其优良的功能，在塑料、橡胶、造纸、涂料、油墨等行业的应用日益广泛^[11]。

目前纳米碳酸钙的生产方法主要是沉淀法^[12]。借助CO₂与Ca(OH)₂化合生成CaCO₃的反应。借此，可以减少CO₂排放并实现资源化利用^[13]。

目前针对沼气CO₂脱除的研究很少使用了Ca(OH)₂料液与CO₂接触反应获得碳酸钙的方法，而针对碳酸钙生产的研究又很少考虑了CO₂吸收效率。沼气CO₂脱除联产纳米碳酸钙是一个值得探索的新领域。

气体净化是化工、能源产业中的一个非常重要的工艺过程^[14]，尤其是近年来在制氢，沼气和天然气净化等能源产业中发挥着越来越重要的作用。高效、节能的气体净化技术及其装备是制氢、生物甲烷等清洁能源产业推广应用的先决条件和重要支撑。本文着重研究沼气净化。

沼气中甲烷一般含量在35~75%。除此之外还有CO₂以及少量的H₂S、NH₃和硅烷。H₂S含量一般在0.0001~1%，它不仅有刺激性气味，还会在燃烧过程中产生腐蚀性污染物SO₂和H₂SO₄，因此它的去除对甲烷的生产很有必要。NH₃是另一种污染物，有腐蚀性、对人体有害，但是燃烧过程中只会轻微增加氮氧化物含量，因此不如H₂S有害。硅氧烷在燃烧过程中变成玻璃状的氧化硅。对内燃机不利^[2]。而CO₂在燃烧中是惰性的，且含量较大。本研究主要目的是高效去除沼气中的二氧化碳。

碳酸钙是一种重要的无机化工产品,作为一种填充剂,它被广泛地应用于橡胶、塑料、造纸、涂料、油墨、医药等工业中^[12]。据美国预测,以碳酸钙为代表的无机矿物增量剂在粘合剂、涂料、密封剂中的应用市场年增长率为5%。在欧洲,近年来仅在造纸中碳酸钙的年平均用量就超过1100万t,而我国该产品的年产量约为30万t(轻钙)。纳米碳酸钙的粒径范围一般为100nm以内,是一种白色粉末, 其主要特点是粒径小、粒子大小均匀、比表面积大可达10～70m²/g,性能大大优于一般轻质碳酸钙。据报道,粒径在10～100nm之间的纳米碳酸钙,对橡胶、塑料等具有补强作用;粒径为5～20nm的超微细碳酸钙,其补强效果可与白炭黑相当;在100～1000nm之间的微细碳酸钙具有半补强作用;在1～3μm之间的沉淀碳酸钙只起填充剂作用。20世纪80年代,我国已开始研究纳米碳酸钙的生产条件与应用实验,并取得了很大进展。近年来,随着纳米技术的发展,碳酸钙的制备朝着超细化、结构复杂化及表面改性技术的方向发展,这极大地提高了它的应用价值。对不同形态的纳米碳酸钙制备技术的研究，目前已成为许多国家竞相开发的热点。

近年来,随着纳米技术的发展,碳酸钙的制备朝着超细化、结构复杂化及表面改性技术的方向发展,这极大地提高了纳米碳酸钙的应用。纳米碳酸钙作为橡胶和塑料的填料,可大大提高相应产品的强度,使其伸长度、抗张力、抗撕力、抗弯曲和抗龟裂等性能指标大大提高。