Због ЦОГ емисија из људских производних и дневних активности, концентрација атмосферске ЦОУ повећала се са 280 ППМВ-а на почетку индустријске револуције на 379 ппмв у 2005. години, а ова слика је сада порасла на 390 ппмв2. Како утицаји повећања нивоа ЦОУ постају све строжи, развој ефикасних технологија за хватање ЦОГ-а постао је врућа тема у хемијској заједници. Тренутна метода за хватање ЦО₂ пре свега укључују апсорпцију, адсорпцију и одвајање мембране. Међу њима је метода апсорпције даље подељена на физичку апсорпцију и хемијску апсорпцију:
Физичка апсорпција користи раствараче са високим кључем (нпр. Етанол, полиетилен гликол) да апсорбује и десорб цо₂ континуирано прилагођавањем притиска и температуре између ЦОГ-а и упијајућих, чиме се постиже, чиме се постижу одвајање.
Хемијска апсорпција се ослања на хемијске реакције између сировог гаса и упијајући за хватање ЦОУ-а.
Метода адсорпције појавила се као високо обећавајућа технологија раздвајања и опоравка због његових предности једноставног процеса, ниске потрошње енергије, једноставност аутоматизације и некорозивности. Метода раздвајања мембране раздваја ЦО₂ на основу стопе перпрозиција диференцијала ЦОУ и других компоненти гаса кроз мембранске материјале. Амино групе се примењују у скоро свим горе наведеним методама за хватање ЦО. Ова студија преиспитује апликације амино група у апсорпцији, адсорпцији и мембранским одвајању, са специфичним фокусом на њихову улогу у заробљавању ЦО₂ адсорпције.
Кључне речи:Амино модификација, снимање, адсорбент
Метода за апсорпцију ЦО2 са алкохолним раствором амином
Метода решења алкохола је најчешћа и ефикасна метода за апсорпцију ЦО2 у индустријским апликацијама. Молекул алкохолних амина садржи најмање једну хидроксилну групу која може смањити притисак испарења једињења, а ова хидроксилна група такође може да обезбеди потребни алкално окружење; Молекул алкохола Амине такође треба да садржи амино групу која може промовисати апсорпцију киселих гасова.
Тренутно је истраживачки фокус методе алкохола амина за апсорпцију ЦО2 углавном концентрисан на процесне услове апсорпције ЦО2, а постоји мање истраживања о масовном преносу процеса апсорпције. Уређај за унапређење гас-течности је додат у процес АЕА упијајућег ЦО2 да проучи ефекат унапређења мешања гаса и течности у перформансама масовних трансфера између фаза гаса и течних фаза. Када се мешање фаза гаса повећало са 50Р / мин до 200Р / мин, коефицијент масеног преноса повећан је са 0.0154 КМОЛ / (С · М · М2· МПА) до 0.021 КМОЛ / (с · м2· МПА), повећање од 36,3%. Када се мешање течно фазе повећало са 150Р / мин до 300Р / мин, релативни коефицијент масеног преноса повећан је са 0,009 КМОЛ / (С · М · М2· МПА) до 0.021 КМОЛ / (с · м2· МПА), повећање скоро 134%. Експерименти су показали да додавање уређаја за побољшање гаса-течности може побољшати капацитет масене преноса у већем распону, на тај начин даље побољшати брзину апсорпције ЦО2.
Поред високе капацитета за апсорпцију ЦО2, апсорпција ЦО2 алкохолним аминским решењем такође има неке неизбежне недостатке:
(1) Тешко је одвојити раствор алкохола амине из ЦО2 након што се комбинује са њом и то је потребно одвојити на вишој температури, која троши много енергије;
(2) раствор алкохола амине проузроковаће озбиљну корозију;
(3) раствор алкохола Амине лако се испали током ЦО десорпције, што смањује његову способност да апсорбује ЦО2;
(4) Раствор алкохола Амине је лако проћи термичку деградацију и оксидативну деградацију током десорпције ЦО2, што смањује његову апсорпциону способност за ЦО2. Управо због горе наведених оштећења, научни истраживачи проучавају и развијају нове методе и материјале који се могу користити за замену раствора алкохола Амин за снимање ЦО2, као што је метода мешовитог алкохола Амине, амина оптимизована метода оптимизоване мембране, амино оптимизована метода раздвајања амино модификована.
Метода за адсорбовање ЦО2 користећи Амино-модификоване адсорбент
Кључ методе адсорпције је адсорбент. Конвенционални адсорбенти укључују молекуларне ситове, активирани угљеник итд., Док нови адсорбенти укључују угљенике нанотуб-и, графикон, метални органски оквирни материјали, месопорозне материје итд. Свака метода има своје предности и ограничења и сваки материјал такође има своје важеће поља и недостатак. Употреба композитних материјала или оптимизованих нових метода које комбинују предности различитих материјала биће тренд хватања ЦО2 и има сјајан истраживачки потенцијал. Ова студија узима амино-модификоване металне и органске оквирне материјале, амино модификоване месопорозне материјале, амино-модификоване карбонске нанотубе и амино-модификоване графикон као примере за увођење амино-модификованих адсорбенди у поље снимања ЦО2.
Амино-модификовани метални и органски оквири
Као нови адсорбент за хватање ЦО2, МФ-ови имају врло очигледне предности у односу на конвенционалне молекуларне сита (зеолитни молекуларни сита, молекуларни сита угљеника и итд.) И алкохолна аминска решења. Прво, оквир већине мофа је неутралан, па гости молекули који заузимају поре имају само слабе интеракције са костуром. Ови молекули гостију могу се одвести из костура на нижој температури, а потребан поре може брзо да се генерише уз одржавање интегритета костура. Друго, величина, дистрибуција, хидрофилација и хемијска функција Пора од МФ-а могу се осмислити на молекуларном нивоу променом или модификацијом органских лиганди и металних јона.
Побољшати своју способност адсорб ЦО2, амино-модификовани метални органски оквирни материјали се тренутно обично састају са органским лигандима са амино групама и металним стрелицама. Блом је припремио три материјала МФ-а, УСО-1-А1, УСО-2-НИ и УСО-3-И, Н и одговарајуће амино-модификоване МФ материјале (УСО-1-АИ-А, УСО-2-НИ-А и УСО-3-А-А). Резултати Адвоссорпптионског теста ЦО2 показали су да су кристалност, специфична површина површине и јачина пора амино модификованих материјала сведена на различите степене, док је адсорпциони ефекат значајно побољшан. Узимање УСО-1-А1 и УСО-1-АИ-А као примјере, на 25 степени и 1атм, адсорпциони капацитет УСО-1-АИ био је 2,3 ммол / г, док је то од УСО-1-А1-А повећан на 2,7 ммол / г; Почетна адсорпциона топлота ЦО2 повећана је са 30кЈ / МОЛ до 50кЈ / МОЛ, што је потврдило да је адсорпција ЦО2 од стране амино-модификованих материјала значајно побољшана.
Амино-модификовани месопорозни материјали
Иако су метал-органски оквирни материјали и молекуларни ситари добри адсорпциони материјали, инхерентна дифузија микропорозног система ограничава адсорпционе капацитете ЦО2 у одређеној мери. Неки месопорозни материјали СиО2 могу смањити утицај ове дифузије и побољшати капацитет адсорпције. Међутим, неке заостале хидроксилне групе на површини СиО2 чине материјал мање компатибилан са ЦО2. Овај проблем се може превазићи комбиновањем органских једињења која садржи амино са порама месопорозних материјала кроз импрегнацију или цепљење.
50% полиетиленеимина је учитано у пораст МЦМ-41 импрегнацијом. Капацитет адсорпције АМИНЕ-ММС МЦМ-41 за ЦО2 достигао је 133 мг / г на 348К, што је веће од 78 мг / г добијених са силика гелом као носачем.
Амино-модификовано угљеник нанотуб
Последњих година развој нових материјала утицао је на све аспекте живота људи. Примена угљених нанотуб-ова у области одвајања гаса постала је активна истакнута. У угљеном нанотубовима имају типичне слојеве карактеристике шупље структуре, а фиксна удаљеност између слојева погодује амино утовару.
Након што су ЦНТС била површина модификована са 3-аминопропилтриетоксисиланом (АПТС), њихов капацитет за адсорпцију и термодинамичка својства проучавају се. Када је температура постављена на 50 степени, немодификоване ЦНТ (АПТС) са АТПС и ЦНТС масовним омјерима од 20%, 28%, 36%, 41%, 45%, а 54%, а од 15% ЦО2 износи су 21,5 мг / г, 43 мг / г, 51.3мг / г, 60.5 мг / г, 85.7 мг / г и 85 мг / г, 85.7 мг, 85.7 мг / г и адсорпције. 77 мг / г, респективно. Ови подаци показују да због присуства амино група у АТПС-у, увођење АПТ-ова на ЦНТС површини може значајно побољшати капацитет адсорпције ЦО. А када је АтПС учитавање 45% (ВТ, масовна фракција, иста испод), постиже се максимална количина адсорпције Ц, што је 4 пута од непомичених ЦНТ-ова. Међутим, када је износ за утовар наставио да се повећава на 54%, умјесто тога се смањила количина адсорпције. То је можда зато што је превише примјеника на површини ЦНТ-а повећало отпорност на масовни пренос ЦО2 дифузно у унутрашњост.
Ови извештаји о истраживању потврђују да је способност угљеника нанотуба модификованих амино групама у адсорб ЦО2 значајно је боља од оне немодификоване угљеније нанотубије. У угљеном нанотубовима модификоване амино групама показују добре изгледе у снимању ЦО2, али њихов примерак и развојни простор су ограничени због њихове високе трошкове.
Амино-модификовани графикон
Кристална структура графичке површине је веома потпуна, што њене хемијске својства чини неактивним. Да би се проширило опсег апликације ГРАФФЕНЕ и побољшали своју вредност апликације, његова површина мора бити модификована. Функционалне групе су генерисане након оксидације Грапхене повећавају активност Графнена, постављајући темељ за ковалентну модификацију. Затим, површинска функционална графикон може се постићи модификацијом са реагенсима као што су органски амини и изоцијанати.
У 2012. години Мисхра ет ал. Прво је модификовало површину графикон са полианилином (пани) да бисте снимили ЦО и открили да је модификована графикон имала већу капацитет адсорпције ЦО2 од активираног угљеника, зеолита, метал-органски оквирни материјали и угљен-органски оквирни материјали и угљен-органски оквирни материјали. Такође су проучавали и упоредили адроптиране изотерме полианилин модификованих материјала и немодификоване графике. Када је притисак био 11 бара, а температура је 25 степени, 50 степени и 100 степени, а адсорпција количина ЦО2 модификованим материјалом Пани-Ф-ХЕГ је била 75ммол / г, 47 ммол / г и 31ммол / г; Док је адсорпција количина немодификованог чистог ГРАФФЕНЕ ХЕГ била 21,6 ммол / г, 18 ммол / г и 12ммоби / г. Иако је истраживање о адсорпцији ЦО2 од стране амино-модификованог графита управо почело, у том погледу је показао велики потенцијал примене и развојног простора. Можда ће то постати нови смер за развој адсорпционих материјала ЦО2.
Примери као што су амино-модификовани метал-органски оквирни материјали, амино-модификовани месопорозни материјали, амино-модификоване карбонске нанотубе и амино-модификоване графикон су показале да су ови адсорбенти показали добре могућности за снимање ЦО2 након што су се модификовале амино групама и да су се промениле од једноставне физичке адсорпције у хемијску адсорпцију. Ово је отворило ново поље за проучавање адсорбенса и вероватно ће постати фокус будућег истраживања.
Амине-оптимизована технологија раздвајања мембране за адсорпцију ЦО2
Одвајање мембране је слично поступку скрининга. Према величини Поре мембране, неке супстанце могу проћи кроз мембрану, док се друге супстанце задржавају мембраном, чиме се постиже сврха раздвајања. Највећи недостатак мембранског раздвајања у одвајању гаса је да се селективност није велика. Ако желите да побољшате селективност одвајања мембране и побољшајте ефикасност раздвајања, можете комбиновати одвајање мембране апсорпцијом или адсорпцијом. Прво, користите одвајање мембране да отприлике одвојите гас, а затим користите апсорпцију алкохолних аминских раствора или високо ефикасне адсорбентне адсорпције за фино одвајање. Ово не може само постићи одређени ефекат раздвајања, већ и трошкове улагања. Комбинују технологију раздвајања мембране са методом алкохолних аминских аминских метода апсорпције, оставите да гас проточи на једну страну мембране и када ЦО2 дифузује на другој страни мембране, а апсорбује се алкохолним амином. Ова метода раздвајања аминских оптимизованих мембрана има једноставнији уређај и нижи трошкови улагања од методе апсорпције алкохолног амина. Поред тога, у поређењу са традиционалном методом раздвајања мембране, способност адсорбова ЦО2 значајно се побољшава. У поређењу са методом адсорпције и методом апсорпције алкохола Амине, метода за одвајање Амина оптимизоване мембране има предности једноставног рада, ниску потрошњу енергије, бољи ефекат адсорпције и мање улагања. Међутим, због незрелости технологије и чињенице да замена опреме и даље троши много новца, није се индустријски примењивала.
Закључак
The absorption of CO2 by organic amines using chemical absorption is the most common method in industrial applications, but this method requires a large investment, high energy consumption, a complex process, and high equipment corrosion. Adsorption separation of CO2 is an economical and environmentally friendly method, but the development of efficient adsorbents is the core. Membrane separation technology has a simple process, large operational flexibility, and low investment cost, but the service life of the membrane is short. If you want to efficiently separate CO2, you must combine it with solvent absorption or adsorption. Looking at these methods, they all have their advantages and limitations, and each material also has its applicable fields and defects. The use of "1+1>2 "Композитни материјали или оптимизовани нова метода који комбинују предности различитих материјала биће тренд хватања Ц02 и има велики истраживачки потенцијал. У развоју нових материјала и оптимизације метода раздвајања, амино група су показале добру компатибилност. Његова пријава може у великој мјери бити у великој мјери. Његова пријава може у великој мери побољшати способност уноса у великој мери.
