Amin Bazlı Adsorbanlar

Amonyum iyonları içeren bazı organik maddeler veya polimerler, düşük reaksiyon sıcaklıklarında asidik CO2 molekülleri ile kimyasal olarak birleşebilir ve bu nedenle CO2 adsorpsiyonu yakalamak için kullanılabilir. Düşük CO2 kısmi basınçlarında (%10-15%) yüksek kapasite, düşük rejenerasyon sıcaklıkları (<100 °C) and less equipment corrosion. The adsorption characteristics of amine-based adsorbents are related to factors such as amine loading, amine type, amine site density, amine molecular size on the solid support, and CO2 partial pressure. Since the adsorption performance of rich amine adsorbents is mainly based on chemical adsorption, their poor thermal regeneration ability remains a major disadvantage. A combined strategy was used to develop an ultra-stable amine-containing solid adsorbent that only lost 8.5% of its adsorption capacity even after aging for 30 days in O2-containing flue gas at 110 °C.

Amin içeren bir adsorban hazırlamak için polietilenimin (PEI), gözenekli Si02'ye emdirildi. Adsorbanın dış yüzeyindeki PEI, yüksek SO2 direncine sahip amin bazlı bir CO2 adsorbanı sentezlemek için epoksit ile seçici olarak alkile edildi. Simüle edilmiş baca gazı koşulları altında (60 derece, %15 CO2, %10 H2O, %2 Ar ve denge gazı N2) CO2 adsorpsiyon kapasitesi 139,48 mg/g'a ulaştı. 50 ppm SO2 konsantrasyonu koşulu altında, adsorpsiyon kapasitesi 1000 döngüden sonra yalnızca %8,52 oranında kayıp göstererek iyi bir stabilite gösterdi. HBS, susuz ve sulu koşullar altında aminlerle aşılandı. 25 derecede kuru koşullar altında, 415 ppm CO2 içeren ortam havası kullanıldığında dinamik adsorpsiyon kapasitesi 1,04 mmol/g'ye ulaştı. Amin bazlı adsorbanların performansı aminin tipinden, yükleme miktarından ve moleküler ağırlığından etkilenir. Li ve diğerleri. yüksek termal kararlılığa sahip bir PEI-SiO2 adsorban üretmek için PEI'yi nano-SiO2'ye emprenye etti.

Çalışma, dallanmış PEI'nin doğrusal PEI'den 202 mg/g daha yüksek bir adsorpsiyon kapasitesine sahip olduğunu buldu. Yükleme ve molekül ağırlığının etkileri araştırıldı. Çok yüksek veya çok düşük amin yüklemesi, adsorpsiyon kapasitesinin artmasına yardımcı olmadı. Daha düşük PEI yüklemesine ve moleküler ağırlığa sahip PEI-SiO2 adsorbanları mükemmel adsorpsiyon kinetiği gösterdi. Taşıyıcı malzemenin yapısı ve bileşimi de adsorpsiyon sürecini etkiler. Birçok çalışma, SiO2'yi değiştirerek amin bazlı adsorbanların adsorpsiyon performansını artırmaya odaklanmıştır. CO2 adsorpsiyon hızı, yapı değiştirilerek arttırıldı ve ters koni gözenek yapısına sahip mezo gözenekli SiO2 nanoküreleri sentezlendi. Malzemenin adsorpsiyon kapasitesi %50 arttı ve adsorpsiyon ve desorpsiyon enerjisi de azaldı. Bu, adsorbanın daha iyi bir dinamik yapıya sahip olduğu anlamına gelir. Geniş yüzey gözenekleri, gaz moleküllerinin giriş ve çıkışına daha elverişlidir ve büyük gözenek hacmi, difüzyon için daha fazla alan sağlar.

Taşıyıcı malzeme olarak bimodal ve trimodal SiO2'yi sentezlemek için tek şablon ve çift şablon yolları kullanıldığında, bimodal SiO2'nin adsorpsiyon kapasitesi 350 mg/g'a ulaşabilirken, trimodal SiO2'nin adsorpsiyon kapasitesi 215 mg/g'a ulaşabilir. Li ve diğerleri. amorf nano-SiO2'yi değiştirmek için metal nitratlar kullandı. Çalışma, Al, Zn ve Mg ile modifiye edilmiş katı amin adsorbanın daha iyi stabiliteye sahip olduğunu buldu. 50 adsorpsiyon döngüsünden sonra orijinal CO2 adsorpsiyon kapasitesinin yalnızca %2,6 ila %28,8'i kaybolurken, orijinal katı amin adsorban %42,9'unu kaybetti.