جاذب های مبتنی بر آمین

برخی از مواد آلی یا پلیمرهای حاوی یون های آمونیوم می توانند از نظر شیمیایی با مولکول های اسیدی CO2 در دمای واکنش پایین تر ترکیب شوند و بنابراین می توانند برای جذب CO2 استفاده شوند. آنها دارای مزایای ظرفیت بالا در فشارهای جزئی CO2 کم (10%-15%)، دمای بازسازی پایین (<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.

پلی اتیلن ایمین (PEI) به SiO2 متخلخل آغشته شد تا یک جاذب حاوی آمین تهیه شود. PEI در سطح خارجی جاذب به طور انتخابی با اپوکسید آلکیله شد تا یک جاذب CO2 مبتنی بر آمین با مقاومت SO2 بالا سنتز شود. ظرفیت جذب CO2 در شرایط گاز دودکش شبیه سازی شده (60 درجه، 15% CO2، 10% H2O، 2% Ar و گاز متعادل N2) به 139.48 میلی گرم بر گرم رسید. تحت شرایط غلظت 50 پی پی ام SO2، ظرفیت جذب تنها 8.52٪ پس از 1000 چرخه از دست رفت و پایداری خوبی را نشان داد. HBS در شرایط بی آب و آبی با آمین ها پیوند شد. در شرایط خشک در دمای 25 درجه، با استفاده از هوای محیط حاوی 415 ppm CO2، ظرفیت جذب دینامیکی به mmol/g 04/1 رسید. عملکرد جاذب های مبتنی بر آمین تحت تأثیر نوع، مقدار بارگذاری و وزن مولکولی آمین است. لی و همکاران PEI را به نانو SiO2 آغشته کرد تا یک جاذب PEI-SiO2 با پایداری حرارتی بالا تولید کند.

این مطالعه نشان داد که PEI شاخه دار ظرفیت جذب بالاتری معادل 202 میلی گرم بر گرم نسبت به PEI خطی دارد. اثرات بارگذاری و وزن مولکولی مورد مطالعه قرار گرفت. بارگذاری آمین خیلی زیاد یا خیلی کم باعث افزایش ظرفیت جذب نمی شود. جاذب های PEI-SiO2 با بارگذاری PEI و وزن مولکولی کمتر، سینتیک جذب عالی را نشان دادند. ساختار و ترکیب مواد حامل نیز بر فرآیند جذب تاثیر می گذارد. بسیاری از مطالعات بر بهبود عملکرد جذب جاذب های مبتنی بر آمین با اصلاح SiO2 متمرکز شده اند. سرعت جذب CO2 با تغییر ساختار افزایش یافت و نانوکره های SiO2 مزوپور با ساختار منافذ مخروطی معکوس سنتز شدند. ظرفیت جذب ماده تا 50 درصد افزایش یافت و انرژی جذب و دفع نیز کاهش یافت. این بدان معنی است که جاذب ساختار دینامیکی بهتری دارد. منافذ سطحی بزرگ برای ورود و خروج مولکول های گاز مساعدتر هستند و حجم منافذ بزرگ فضای بیشتری را برای انتشار فراهم می کند.

با استفاده از مسیرهای تک قالب و الگوی دوگانه برای سنتز SiO2 دو وجهی و سه وجهی به عنوان مواد حامل، ظرفیت جذب SiO2 دو وجهی می تواند به 350 میلی گرم بر گرم برسد، در حالی که ظرفیت جذب SiO2 سه وجهی می تواند به 215 میلی گرم در گرم برسد. لی و همکاران از نیترات های فلزی برای اصلاح نانو SiO2 آمورف استفاده کرد. این مطالعه نشان داد که جاذب آمین جامد اصلاح شده توسط Al، Zn و Mg پایداری بهتری دارد. پس از 50 چرخه جذب، تنها 2.6٪ تا 28.8٪ از ظرفیت اصلی جذب CO2 از بین رفت، در حالی که جاذب آمین جامد اصلی 42.9٪ از دست رفت.