Adsorbents a base d'amines

Algunes substàncies orgàniques o polímers que contenen ions amoni es poden combinar químicament amb molècules de CO2 àcides a temperatures de reacció més baixes i, per tant, es poden utilitzar per a la captura d'adsorció de CO2. Tenen els avantatges d'una gran capacitat a baixes pressions parcials de CO2 (10%-15%), baixes temperatures de regeneració (<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.

La polietilenimina (PEI) es va impregnar en SiO2 porós per preparar un adsorbent que contenia amina. El PEI a la superfície exterior de l'adsorbent es va alquilar selectivament amb epòxid per sintetitzar un adsorbent de CO2 basat en amina amb una alta resistència al SO2. La capacitat d'adsorció de CO2 en condicions simulades de gasos de combustió (60 graus, 15% CO2, 10% H2O, 2% Ar i gas d'equilibri N2) va arribar als 139,48 mg/g. Amb una concentració de 50 ppm de SO2, la capacitat d'adsorció només va perdre un 8,52% després de 1000 cicles, mostrant una bona estabilitat. L'HBS es va empeltar amb amines en condicions anhidres i aquoses. En condicions seques a 25 graus, utilitzant aire ambient que conté 415 ppm de CO2, la capacitat d'adsorció dinàmica va arribar a 1,04 mmol/g. El rendiment dels adsorbents basats en amines es veu afectat pel tipus, la quantitat de càrrega i el pes molecular de l'amina. Li et al. impregnat PEI en nano-SiO2 per produir un adsorbent PEI-SiO2 amb alta estabilitat tèrmica.

L'estudi va trobar que el PEI ramificat tenia una capacitat d'adsorció més alta de 202 mg/g que el PEI lineal. Es van estudiar els efectes de la càrrega i el pes molecular. La càrrega d'amina massa alta o massa baixa no va ser favorable a l'augment de la capacitat d'adsorció. Els adsorbents PEI-SiO2 amb menor càrrega de PEI i pes molecular van mostrar una cinètica d'adsorció excel·lent. L'estructura i la composició del material portador també afecten el procés d'adsorció. Molts estudis s'han centrat a millorar el rendiment d'adsorció dels adsorbents basats en amines modificant SiO2. La taxa d'adsorció de CO2 es va millorar canviant l'estructura i es van sintetitzar nanosferes de SiO2 mesoporoses amb una estructura de porus de con invertit. La capacitat d'adsorció del material va augmentar un 50% i també es va reduir l'energia d'adsorció i desorció. Això significa que l'adsorbent té una millor estructura dinàmica. Els porus de superfície grans són més propicis per a l'entrada i la sortida de molècules de gas, i el gran volum de porus ofereix més espai per a la difusió.

Utilitzant rutes de plantilla única i doble plantilla per sintetitzar SiO2 bimodal i trimodal com a materials portadors, la capacitat d'adsorció del SiO2 bimodal pot arribar als 350 mg/g, mentre que la capacitat d'adsorció del SiO2 trimodal pot arribar als 215 mg/g. Li et al. van utilitzar nitrats metàl·lics per modificar nano-SiO2 amorf. L'estudi va trobar que l'adsorbent d'amina sòlida modificat per Al, Zn i Mg té una millor estabilitat. Després de 50 cicles d'adsorció, només es va perdre entre el 2,6% i el 28,8% de la capacitat d'adsorció de CO2 original, mentre que l'adsorbent d'amina sòlida original va perdre un 42,9%.