Adsorbenty na báze amínov

Niektoré organické látky alebo polyméry obsahujúce amónne ióny sa môžu chemicky spájať s kyslými molekulami CO2 pri nižších reakčných teplotách a môžu sa preto použiť na zachytávanie adsorpcie CO2. Majú výhody vysokej kapacity pri nízkych parciálnych tlakoch CO2 (10%-15%), nízkych teplotách regenerácie (<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.

Polyetylénimín (PEI) bol impregnovaný do porézneho Si02, aby sa pripravil adsorbent obsahujúci amín. PEI na vonkajšom povrchu adsorbentu bol selektívne alkylovaný epoxidom, aby sa syntetizoval adsorbent CO2 na báze amínu s vysokou odolnosťou voči SO2. Adsorpčná kapacita CO2 pri simulovaných podmienkach spalín (60 stupňov, 15 % CO2, 10 % H2O, 2 % Ar a zvyšok plynu N2) dosiahla 139,48 mg/g. V podmienkach koncentrácie 50 ppm SO2 sa adsorpčná kapacita po 1000 cykloch stratila iba o 8,52 %, čo vykazuje dobrú stabilitu. HBS bol naočkovaný amínmi za bezvodých a vodných podmienok. Za suchých podmienok pri 25 stupňoch s použitím okolitého vzduchu obsahujúceho 415 ppm C02 dosiahla dynamická adsorpčná kapacita 1,04 mmol/g. Výkon adsorbentov na báze amínu je ovplyvnený typom, naneseným množstvom a molekulovou hmotnosťou amínu. Li a spol. impregnovaný PEI do nano-SiO2, aby sa vytvoril adsorbent PEI-SiO2 s vysokou tepelnou stabilitou.

Štúdia zistila, že rozvetvený PEI mal vyššiu adsorpčnú kapacitu 202 mg/g ako lineárny PEI. Študovali sa účinky zaťaženia a molekulovej hmotnosti. Príliš vysoký alebo príliš nízky obsah amínu neviedol k zvýšeniu adsorpčnej kapacity. Adsorbenty PEI-SiO2 s nižším obsahom PEI a molekulovou hmotnosťou vykazovali vynikajúcu kinetiku adsorpcie. Štruktúra a zloženie nosného materiálu tiež ovplyvňuje proces adsorpcie. Mnohé štúdie sa zamerali na zlepšenie adsorpčného výkonu adsorbentov na báze amínov modifikáciou SiO2. Rýchlosť adsorpcie CO2 sa zvýšila zmenou štruktúry a syntetizovali sa mezoporézne nanosféry Si02 so štruktúrou obrátených kužeľových pórov. Adsorpčná kapacita materiálu sa zvýšila o 50% a tiež sa znížila adsorpčná a desorpčná energia. To znamená, že adsorbent má lepšiu dynamickú štruktúru. Veľké povrchové póry sú vhodnejšie pre vstup a výstup molekúl plynu a veľký objem pórov poskytuje väčší priestor pre difúziu.

Použitím jednoduchých templátových a dvojitých templátových ciest na syntézu bimodálneho a trimodálneho Si02 ako nosných materiálov môže adsorpčná kapacita bimodálneho Si02 dosiahnuť 350 mg/g, zatiaľ čo adsorpčná kapacita trimodálneho Si02 môže dosiahnuť 215 mg/g. Li a spol. použil dusičnany kovov na modifikáciu amorfného nano-SiO2. Štúdia zistila, že pevný amínový adsorbent modifikovaný Al, Zn a Mg má lepšiu stabilitu. Po 50 adsorpčných cykloch sa stratilo len 2,6 % až 28,8 % pôvodnej adsorpčnej kapacity CO2, zatiaľ čo pôvodný pevný amínový adsorbent stratil 42,9 %.