Adsorbenti na osnovi aminov

Nekatere organske snovi ali polimeri, ki vsebujejo amonijeve ione, se lahko pri nižjih reakcijskih temperaturah kemično povežejo s kislimi molekulami CO2 in se zato lahko uporabijo za adsorpcijsko zajemanje CO2. Njihove prednosti so visoka zmogljivost pri nizkih parcialnih tlakih CO2 (10%-15%), nizke temperature regeneracije (<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.

Polietilenimin (PEI) je bil impregniran v porozni SiO2 za pripravo adsorbenta, ki vsebuje amin. PEI na zunanji površini adsorbenta je bil selektivno alkiliran z epoksidom, da se sintetizira CO2 adsorbent na osnovi amina z visoko odpornostjo na SO2. Adsorpcijska kapaciteta CO2 pri pogojih simuliranega dimnega plina (60 stopinj, 15 % CO2, 10 % H2O, 2 % Ar in izravnalni plin N2) je dosegla 139,48 mg/g. Pod pogojem koncentracije 50 ppm SO2 je adsorpcijska zmogljivost po 1000 ciklih izgubila le 8,52 %, kar kaže na dobro stabilnost. HBS je bil cepljen z amini v brezvodnih in vodnih pogojih. V suhih pogojih pri 25 stopinjah z uporabo zunanjega zraka, ki vsebuje 415 ppm CO2, je dinamična adsorpcijska kapaciteta dosegla 1,04 mmol/g. Na delovanje adsorbentov na osnovi amina vpliva vrsta, količina nalaganja in molekulska masa amina. Li et al. impregniral PEI v nano-SiO2 za proizvodnjo adsorbenta PEI-SiO2 z visoko toplotno stabilnostjo.

Študija je pokazala, da ima razvejan PEI večjo adsorpcijsko zmogljivost 202 mg/g kot linearni PEI. Študirali so učinke obremenitve in molekulske mase. Previsoka ali prenizka obremenitev z aminom ni bila ugodna za povečanje adsorpcijske zmogljivosti. Adsorbenti PEI-SiO2 z nižjo obremenitvijo PEI in molekulsko maso so pokazali odlično kinetiko adsorpcije. Na proces adsorpcije vplivata tudi struktura in sestava nosilnega materiala. Številne študije so se osredotočile na izboljšanje adsorpcijske učinkovitosti adsorbentov na osnovi aminov s spreminjanjem SiO2. Hitrost adsorpcije CO2 smo povečali s spremembo strukture in sintetizirali mezoporozne SiO2 nanosfere s strukturo por obrnjenega stožca. Adsorpcijska sposobnost materiala se je povečala za 50 %, zmanjšala pa se je tudi energija adsorpcije in desorpcije. To pomeni, da ima adsorbent boljšo dinamično strukturo. Velike površinske pore so bolj ugodne za vstop in izstop plinskih molekul, velik volumen por pa zagotavlja več prostora za difuzijo.

Z uporabo poti z eno šablono in dvojno šablono za sintezo bimodalnega in trimodalnega SiO2 kot nosilnih materialov lahko adsorpcijska zmogljivost bimodalnega SiO2 doseže 350 mg/g, medtem ko lahko adsorpcijska zmogljivost trimodalnega SiO2 doseže 215 mg/g. Li et al. uporabil kovinske nitrate za modificiranje amorfnega nano-SiO2. Študija je pokazala, da ima trdni aminski adsorbent, modificiran z Al, Zn in Mg, boljšo stabilnost. Po 50 adsorpcijskih ciklih je bilo izgubljenih le 2,6 % do 28,8 % prvotne adsorpcijske zmogljivosti CO2, medtem ko je prvotni trdni aminski adsorbent izgubil 42,9 %.