Tseoliidi molekulaarsõel

Tseoliidi molekulaarsõel

Tseoliit on alumiiniumsilikaat, mis koosneb AlO4 tetraeedritest, mis asendavad SiO4 tetraeedreid, mille tulemuseks on negatiivne laeng, mida tasakaalustavad vahetatavad katioonid, mis paiknevad kogu struktuuri poorides ja õõnsustes. Üldiselt sõltub tseoliitide CO2 sidumine sellistest teguritest nagu tseoliidi raamistiku struktuur ja koostis, katioonid ja funktsionaalsed rühmad. CO2 eraldamiseks kasutatavate poorsete materjalide hulgas on tseoliidid adsorptsioonitehnoloogias populaarsust kogunud tänu nende eelistele, nagu hea kättesaadavus, madal hind, kõrge CO2 sidumiskiirus, kiire kineetika ning hea keemiline ja termiline stabiilsus.

Lai valik rakendusi. Karkassi struktuuri, katioonide, keemilise modifitseerimise ja materjalide segamise reguleerimist peetakse tõhusateks meetoditeks kõrgete tseoliitide CO2 adsorptsiooni ja desorptsiooni jaoks. kasutas 13X simuleerimiseks molekulaarset simulatsiooni
Katioonivahetus erineva Li+, K+ ja Ca2+ sisaldusega tseoliitides. Erinevate katioonvahetustseoliitide CO2 adsorptsioonivõimet hinnati pooride mahu, adsorptsiooni isotermi, adsorptsioonisoojuse ja CO2/N2 selektiivsuse aspektidest. Leiti, et CO2 molekulil on kvadrupoolmoment. , mida saab kasutada väiksemate katioonsete tseoliitidega, nagu Li+, mõjutab räni ja alumiiniumi suhe ka oluliselt CO2 adsorptsiooni selektiivsust. Calleja jt. uuris Si/Al suhte mõju tseoliidi polaarsusele ja CO2 adsorptsioonile, reguleerides tseoliidi Si/Al suhet. On leitud, et kui Si/Al suhe väheneb, suureneb adsorbendi selektiivsus CO2 suhtes.

3D-printimise tehnoloogia abil valmistati hierarhilise struktuuriga sideainevaba tseoliitmaterjal, mis näitas suurepärast mehaanilist stabiilsust ja CO2 adsorptsioonivõimet 245,52 mg/g normaalsetes temperatuuri- ja rõhutingimustes. Omamoodi tseoliidimaterjal valmistati temperatuuril 25 °C. Vasega legeeritud RHO tseoliidi CO2 mahutavus on kraadi juures 3,2 mmol/g, mis teeb sellest potentsiaalse rõhumuutuse adsorptsiooni süsiniku sidumise tehnoloogia. Keemiline modifitseerimine parandab tõhusalt tseoliidi adsorptsiooni selektiivsust CO2 suhtes. Monoetanoolamiin (MEA) ja etüleendiamiin (ED) kinnitatakse keemiliselt tseoliidi karkassi külge ioonsidemete kaudu, et ületada amiinide lagunemisprobleem. Valmistatud amiin@HY Proovil on suurepärane CO2 adsorptsiooni selektiivsus ja suurepärane tsükli termiline stabiilsus adsorptsioonitemperatuuril 90 kraadi ja desorptsioonitemperatuuril 150 kraadi. NaY tseoliidile laaditi amiinid nagu monoetanoolamiin, tetraetüülpentbutüülamiin ja morfoliin. Uurimistulemused näitavad, et normaalrõhul ja temperatuuril 323 K on NaY tseoliidi ja CO2 pinnal olevate amiinirühmade vaheline interaktsioon selle adsorptsiooni peamiseks mehhanismiks. Võrreldes aktiivsöega on tseoliidil parem sidumisvõime ja suurem CO2/N2 selektiivsus madala CO2 osarõhuga suitsugaasides (15% CO2, 85% N2). Siiski on probleem ka adsorptsioonivõime olulise vähenemisega kõrge temperatuuri tingimustes ja CO2 adsorptsioonivõime on tühine üle 200 kraadi. Tseoliitide adsorptsioonivõime, adsorptsioonikineetika ja mehaanilise stabiilsuse vaheline kompromiss on nende tööstuslikes rakendustes endiselt suur väljakutse. Z Pilootkatsed viidi läbi üheastmelise VPSA seadmega, mis oli pakitud 5A tseoliidi ja 13X tseoliidiga. Kuivatatud suitsugaaside kogumiseks CO2 kontsentratsiooniga 15,0%, võib 5A tseoliit saavutada rikastuskontsentratsiooni 71% kuni 81% ja taaskasutamise määr on 86% kuni 91%; kuigi 13X tseoliidil on parem CO2 adsorptsioonivõime, kuid see näitas pilootkatsetes sarnast jõudlust 5A tseoliidiga, rikastuskontsentratsioon oli 73–82% ja taastumismäär 85–95%. Peamine põhjus on see, et 13X tugevam polaarsus muudab desorptsiooni kallimaks. Seetõttu peab tseoliidi valik tseoliidi kasutamisel põhinema tegelikel toitegaasitingimustel ning tseoliidi adsorptsiooni ja desorptsiooni kineetilistel omadustel.