Amiinpõhised adsorbendid

Mõned ammooniumiioone sisaldavad orgaanilised ained või polümeerid võivad madalamal reaktsioonitemperatuuril keemiliselt ühineda happeliste CO2 molekulidega ja seetõttu saab neid kasutada CO2 adsorptsiooni püüdmiseks. Nende eeliseks on suur läbilaskevõime madala CO2 osarõhu juures (10%-15%), madal regeneratsioonitemperatuur (<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.

Polüetüleenimiin (PEI) immutati poorsesse SiO2-sse, et valmistada amiini sisaldav adsorbent. Adsorbendi välispinna PEI alküüliti selektiivselt epoksiidiga, et sünteesida kõrge SO2 vastupidavusega amiinipõhine CO2 adsorbent. CO2 adsorptsioonivõime simuleeritud suitsugaasi tingimustes (60 kraadi, 15% CO2, 10% H2O, 2% argooni ja bilansiline gaas N2) saavutas 139,48 mg/g. 50 ppm SO2 kontsentratsiooni tingimustes kaotas adsorptsioonivõime 1000 tsükli järel vaid 8,52%, mis näitab head stabiilsust. HBS poogiti amiinidega veevabas ja vesikeskkonnas. Kuivades tingimustes 25 kraadi juures, kasutades 415 ppm CO2 sisaldavat välisõhku, saavutas dünaamiline adsorptsioonivõime 1,04 mmol/g. Amiinpõhiste adsorbentide toimivust mõjutavad amiini tüüp, laadimiskogus ja molekulmass. Li et al. immutatud PEI nano-SiO2-ks, et saada kõrge termilise stabiilsusega PEI-SiO2 adsorbent.

Uuringus leiti, et hargnenud PEI adsorptsioonivõime oli suurem, 202 mg/g kui lineaarne PEI. Uuriti laadimise ja molekulmassi mõju. Liiga kõrge või liiga madal amiinikoormus ei soodustanud adsorptsioonivõime suurenemist. Madalama PEI koormuse ja molekulmassiga PEI-SiO2 adsorbendid näitasid suurepärast adsorptsioonikineetikat. Kandematerjali struktuur ja koostis mõjutavad ka adsorptsiooniprotsessi. Paljud uuringud on keskendunud amiinipõhiste adsorbentide adsorptsioonivõime parandamisele SiO2 muutmise teel. CO2 adsorptsiooni kiirust suurendati struktuuri muutmisega ja sünteesiti ümberpööratud koonuse pooride struktuuriga mesopoorsed SiO nanosfäärid. Materjali adsorptsioonivõime suurenes 50%, samuti vähenes adsorptsiooni- ja desorptsioonienergia. See tähendab, et adsorbendil on parem dünaamiline struktuur. Suured pinnapoorid soodustavad paremini gaasimolekulide sisenemist ja väljumist ning suur pooride maht annab rohkem ruumi difusiooniks.

Kasutades ühe matriitsi ja kahe matriitsi marsruute bimodaalse ja trimodaalse SiO2 sünteesimiseks kandematerjalina, võib bimodaalse SiO2 adsorptsioonivõime ulatuda 350 mg/g-ni, samas kui trimodaalse SiO2 adsorptsioonivõime võib ulatuda 215 mg/g-ni. Li et al. kasutas amorfse nano-SiO2 modifitseerimiseks metallnitraate. Uuringus leiti, et Al, Zn ja Mg modifitseeritud tahke amiini adsorbendil on parem stabiilsus. Pärast 50 adsorptsioonitsüklit kadus vaid 2,6% kuni 28,8% algsest CO2 adsorptsioonivõimest, samas kui algne tahke amiini adsorbent kaotas 42,9%.