Adsorbenti a base amminica

Alcune sostanze organiche o polimeri contenenti ioni ammonio possono combinarsi chimicamente con molecole di CO2 acide a temperature di reazione più basse e possono quindi essere utilizzate per la cattura per adsorbimento di CO2. Presentano i vantaggi di elevata capacità a basse pressioni parziali di CO2 (10%-15%), basse temperature di rigenerazione (<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 polietileneimmina (PEI) è stata impregnata in SiO2 poroso per preparare un adsorbente contenente ammina. Il PEI sulla superficie esterna dell'adsorbente è stato alchilato selettivamente con epossido per sintetizzare un adsorbente di CO2 a base di ammina con elevata resistenza alla SO2. La capacità di assorbimento della CO2 in condizioni simulate di gas di scarico (60 gradi, 15% CO2, 10% H2O, 2% Ar e gas di bilanciamento N2) ha raggiunto 139,48 mg/g. Alla condizione di una concentrazione di SO2 di 50 ppm, la capacità di assorbimento ha perso solo l'8,52% dopo 1000 cicli, mostrando una buona stabilità. L'HBS è stato innestato con ammine in condizioni anidra e acquosa. In condizioni asciutte a 25 gradi, utilizzando aria ambiente contenente 415 ppm di CO2, la capacità di assorbimento dinamico ha raggiunto 1,04 mmol/g. Le prestazioni degli adsorbenti a base amminica sono influenzate dal tipo, dalla quantità di carico e dal peso molecolare dell'ammina. Li et al. PEI impregnato in nano-SiO2 per produrre un adsorbente PEI-SiO2 con elevata stabilità termica.

Lo studio ha rilevato che il PEI ramificato aveva una capacità di adsorbimento maggiore di 202 mg/g rispetto al PEI lineare. Sono stati studiati gli effetti del carico e del peso molecolare. Un carico di ammina troppo alto o troppo basso non era favorevole all'aumento della capacità di adsorbimento. Gli adsorbenti PEI-SiO2 con carico PEI e peso molecolare inferiori hanno mostrato un'eccellente cinetica di adsorbimento. Anche la struttura e la composizione del materiale di supporto influiscono sul processo di adsorbimento. Molti studi si sono concentrati sul miglioramento delle prestazioni di adsorbimento degli adsorbenti a base amminica modificando SiO2. Il tasso di adsorbimento di CO2 è stato migliorato modificando la struttura e sono state sintetizzate nanosfere mesoporose di SiO2 con una struttura dei pori a cono invertito. La capacità di assorbimento del materiale è aumentata del 50% e anche l'energia di assorbimento e desorbimento è stata ridotta. Ciò significa che l'adsorbente ha una struttura dinamica migliore. I pori superficiali di grandi dimensioni favoriscono maggiormente l'ingresso e l'uscita delle molecole di gas e il volume dei pori di grandi dimensioni fornisce più spazio per la diffusione.

Utilizzando percorsi a modello singolo e doppio per sintetizzare SiO2 bimodale e trimodale come materiali di trasporto, la capacità di adsorbimento del SiO2 bimodale può raggiungere 350 mg/g, mentre la capacità di adsorbimento del SiO2 trimodale può raggiungere 215 mg/g. Li et al. hanno utilizzato nitrati metallici per modificare il nano-SiO2 amorfo. Lo studio ha scoperto che l'adsorbente solido amminico modificato da Al, Zn e Mg ha una migliore stabilità. Dopo 50 cicli di adsorbimento, è andata persa solo dal 2,6% al 28,8% della capacità di adsorbimento originale di CO2, mentre l'adsorbente originario di ammina solida ha perso il 42,9%.