아민 기반 흡착제

암모늄 이온을 함유한 일부 유기 물질이나 폴리머는 더 낮은 반응 온도에서 산성 CO2 분자와 화학적으로 결합할 수 있으므로 CO2 흡착 포집에 사용될 수 있습니다. 낮은 CO2 분압(10%-15%), 낮은 재생 온도(<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.

다공성 SiO2에 폴리에틸렌이민(PEI)을 함침시켜 아민 함유 흡착제를 제조하였다. 흡착제 외부 표면의 PEI를 에폭사이드로 선택적으로 알킬화하여 SO2 저항성이 높은 아민 기반 CO2 흡착제를 합성했습니다. 시뮬레이션된 연소 가스 조건(60도, 15% CO2, 10% H2O, 2% Ar 및 밸런스 가스 N2)에서 CO2의 흡착 용량은 139.48mg/g에 도달했습니다. 50ppm SO2 농도 조건에서 흡착 용량은 1000사이클 이후 8.52%만 손실되어 우수한 안정성을 나타냈습니다. HBS는 무수 및 수성 조건 하에서 아민과 그래프트되었습니다. 25도의 건조한 조건에서 415ppm CO2를 함유한 주변 공기를 사용하면 동적 흡착 용량이 1.04mmol/g에 도달했습니다. 아민 기반 흡착제의 성능은 아민의 종류, 담지량, 분자량에 따라 영향을 받습니다. Li et al. PEI를 나노-SiO2에 함침시켜 열 안정성이 높은 PEI-SiO2 흡착제를 생산합니다.

연구에 따르면 가지형 PEI는 선형 PEI보다 202mg/g의 더 높은 흡착 용량을 가지고 있는 것으로 나타났습니다. 로딩 및 분자량의 영향을 연구했습니다. 너무 높거나 너무 낮은 아민 함량은 흡착 용량 증가에 도움이 되지 않았습니다. PEI 로딩 및 분자량이 낮은 PEI-SiO2 흡착제는 우수한 흡착 역학을 나타냈습니다. 캐리어 물질의 구조와 구성도 흡착 과정에 영향을 미칩니다. 많은 연구에서는 SiO2를 변형하여 아민 기반 흡착제의 흡착 성능을 향상시키는 데 중점을 두었습니다. 구조를 변화시켜 CO2 흡착률을 향상시켰으며, 역원추기공 구조를 갖는 메조다공성 SiO2 나노스피어를 합성하였다. 소재의 흡착능력이 50% 증가하고, 흡탈착 에너지도 감소하였습니다. 이는 흡착제가 더 나은 동적 구조를 가지고 있음을 의미합니다. 큰 표면 기공은 가스 분자의 출입에 더 도움이 되며, 큰 기공 부피는 확산을 위한 더 많은 공간을 제공합니다.

단일 템플릿 및 이중 템플릿 경로를 사용하여 이중 모드 및 삼중 모드 SiO2를 담체 재료로 합성하면 이중 모드 SiO2의 흡착 용량은 350mg/g에 도달할 수 있는 반면 삼중 모드 SiO2의 흡착 용량은 215mg/g에 도달할 수 있습니다. Li et al. 비정질 나노-SiO2를 변형시키기 위해 금속 질산염을 사용했습니다. 이번 연구에서는 Al, Zn, Mg로 개질된 고체 아민 흡착제가 안정성이 더 우수하다는 사실을 발견했습니다. 50회 흡착 주기 후에는 원래 CO2 흡착 용량의 2.6%~28.8%만 손실된 반면, 원래 고체 아민 흡착제는 42.9% 손실되었습니다.