Op amine gebaseerde adsorbentia

Sommige organische stoffen of polymeren die ammoniumionen bevatten, kunnen zich bij lagere reactietemperaturen chemisch verbinden met zure CO2-moleculen en kunnen daarom worden gebruikt voor het afvangen van CO2-adsorptie. Ze hebben de voordelen van een hoge capaciteit bij een lage partiële CO2-druk (10%-15%), lage regeneratietemperaturen (<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.

Polyethyleenimine (PEI) werd geïmpregneerd in poreus SiO2 om een ​​aminehoudend adsorbens te bereiden. De PEI op het buitenoppervlak van het adsorbens werd selectief gealkyleerd met epoxide om een ​​op amine gebaseerd CO2-adsorbens met hoge SO2-resistentie te synthetiseren. De adsorptiecapaciteit van CO2 onder gesimuleerde rookgasomstandigheden (60 graden, 15% CO2, 10% H2O, 2% Ar en balansgas N2) bereikte 139,48 mg/g. Onder de voorwaarde van een SO2-concentratie van 50 ppm verloor de adsorptiecapaciteit slechts 8,52% na 1000 cycli, wat een goede stabiliteit aantoont. HBS werd geënt met aminen onder watervrije en waterige omstandigheden. Onder droge omstandigheden bij 25 graden en omgevingslucht met 415 ppm CO2 bereikte de dynamische adsorptiecapaciteit 1,04 mmol/g. De prestaties van op amine gebaseerde adsorbentia worden beïnvloed door het type, de beladingshoeveelheid en het molecuulgewicht van het amine. Li et al. geïmpregneerde PEI in nano-SiO2 om een ​​PEI-SiO2-adsorbens met hoge thermische stabiliteit te produceren.

Uit de studie bleek dat vertakte PEI een hogere adsorptiecapaciteit van 202 mg/g had dan lineaire PEI. De effecten van belasting en molecuulgewicht werden bestudeerd. Een te hoge of te lage aminebelading was niet bevorderlijk voor de toename van de adsorptiecapaciteit. PEI-SiO2-adsorbentia met een lagere PEI-lading en een lager molecuulgewicht vertoonden uitstekende adsorptiekinetiek. Ook de structuur en samenstelling van het dragermateriaal beïnvloeden het adsorptieproces. Veel onderzoeken hebben zich gericht op het verbeteren van de adsorptieprestaties van op amine gebaseerde adsorbentia door SiO2 te modificeren. De CO2-adsorptiesnelheid werd verbeterd door de structuur te veranderen, en mesoporeuze SiO2-nanobolletjes met een omgekeerde kegelporiestructuur werden gesynthetiseerd. De adsorptiecapaciteit van het materiaal nam met 50% toe en ook de adsorptie- en desorptie-energie werd verminderd. Dit betekent dat het adsorbens een betere dynamische structuur heeft. Grote poriën aan het oppervlak zijn gunstiger voor de in- en uitgang van gasmoleculen, en een groot poriënvolume biedt meer ruimte voor diffusie.

Door gebruik te maken van routes met één en twee templates om bimodale en trimodale SiO2 als dragermaterialen te synthetiseren, kan de adsorptiecapaciteit van bimodale SiO2 350 mg/g bereiken, terwijl de adsorptiecapaciteit van trimodale SiO2 215 mg/g kan bereiken. Li et al. gebruikte metaalnitraten om amorf nano-SiO2 te modificeren. Uit de studie bleek dat het vaste amine-adsorbens gemodificeerd door Al, Zn en Mg een betere stabiliteit heeft. Na 50 adsorptiecycli ging slechts 2,6% tot 28,8% van de oorspronkelijke CO2-adsorptiecapaciteit verloren, terwijl het oorspronkelijke vaste amine-adsorbens 42,9% verloor.