Ceolito molekulinis sietas

Ceolito molekulinis sietas

Ceolitas yra aliuminio silikatas, sudarytas iš AlO4 tetraedrų, pakeičiančių SiO4 tetraedrus, todėl susidaro neigiamas krūvis, kurį subalansuoja keičiami katijonai, esantys porose ir ertmėse visoje struktūroje. Paprastai tariant, CO2 surinkimas ceolitais priklauso nuo tokių veiksnių kaip ceolito karkaso struktūra ir sudėtis, katijonai ir funkcinės grupės. Tarp akytų medžiagų, skirtų CO2 atskyrimui, ceolitai įgijo populiarumą adsorbcijos technologijoje dėl jų pranašumų, tokių kaip geras prieinamumas, maža kaina, didelis CO2 surinkimo greitis, greita kinetika ir geras cheminis bei terminis stabilumas.

Platus pritaikymo spektras. Karkaso struktūros reguliavimas, katijonai, cheminis modifikavimas ir medžiagų sumaišymas yra laikomi efektyviais metodais, užtikrinančiais didelio ceolitų CO2 adsorbciją ir desorbciją. naudojo molekulinį modeliavimą, kad imituotų 13X
Katijonų mainai su skirtingu Li+, K+ ir Ca2+ kiekiu ceolituose. Įvairių katijonų mainų ceolitų CO2 adsorbcijos savybės buvo įvertintos porų tūrio, adsorbcijos izotermos, adsorbcijos šilumos ir CO2/N2 selektyvumo aspektais. Nustatyta, kad CO2 molekulė turi kvadrupolio momentą. , kuris gali būti naudojamas su mažesniais katijoniniais ceolitais, tokiais kaip Li+, silicio ir aliuminio santykis taip pat turi didelę įtaką CO2 adsorbcijos selektyvumui. Calleja ir kt. ištyrė Si/Al santykio poveikį ceolito poliškumui ir CO2 adsorbcijai koreguodamas ceolito Si/Al santykį. Nustatyta, kad mažėjant Si/Al santykiui, didėja adsorbento selektyvumas CO2 atžvilgiu.

Naudojant 3D spausdinimo technologiją buvo paruošta hierarchinės struktūros ceolito medžiaga be rišamųjų medžiagų, kuri įprastomis temperatūros ir slėgio sąlygomis parodė puikų mechaninį stabilumą ir 245,52 mg/g CO2 adsorbcijos gebą. Tam tikra ceolito medžiaga buvo paruošta esant 25 °C. Variu legiruoto RHO ceolito CO2 talpa yra 3,2 mmol/g laipsniu, todėl tai potenciali slėgio svyravimo adsorbcijos anglies surinkimo technologija. Cheminis modifikavimas efektyviai pagerina ceolito adsorbcijos selektyvumą CO2 atžvilgiu. Monoetanolaminas (MEA) ir etilendiaminas (ED) joninėmis jungtimis chemiškai pritvirtinami prie ceolito karkaso, kad būtų įveikta aminų skilimo problema. Paruoštas amine@HY Mėginys turi puikų CO2 adsorbcijos selektyvumą ir puikų ciklo terminį stabilumą esant 90 laipsnių adsorbcijos temperatūrai ir 150 laipsnių desorbcijos temperatūrai. Aminai, tokie kaip monoetanolaminas, tetraetilpentbutilaminas ir morfolinas, buvo įkelti į NaY ceolitą. Tyrimo rezultatai rodo, kad esant normaliam slėgiui ir 323 K temperatūrai NaY ceolito paviršiuje esančių aminų grupių sąveika su CO2 yra pagrindinis jo adsorbcijos mechanizmas. Palyginti su aktyvuota anglimi, ceolitas pasižymi geresne surinkimo galia ir didesniu CO2/N2 selektyvumu išmetamosiose dujose su mažu daliniu CO2 slėgiu (15 % CO2, 85 % N2). Tačiau yra ir didelio adsorbcijos pajėgumo sumažėjimo aukštoje temperatūroje problema, o CO2 adsorbcijos pajėgumas yra nereikšmingas virš 200 laipsnių. Kompromisas tarp adsorbcijos pajėgumo, adsorbcijos kinetikos ir ceolitų mechaninio stabilumo išlieka dideliu iššūkiu jų pramonėje. Z bandomojo paleidimo bandymai buvo atlikti naudojant vieno etapo VPSA įrenginį, supakuotą su 5A ceolitu ir 13X ceolitu. Surenkant išdžiovintas dūmų dujas, kurių CO2 koncentracija yra 15,0%, 5A ceolitas gali pasiekti 71–81% sodrinimo koncentraciją, o regeneravimo greitis yra nuo 86% iki 91%; nors 13X ceolitas pasižymi geresne CO2 adsorbcijos galia, tačiau bandomųjų veikimo bandymų metu pasižymėjo panašiomis savybėmis kaip ir 5A ceolitas, kurio sodrinimo koncentracija yra 73–82 %, o regeneravimo greitis – 85–95 %. Pagrindinė priežastis yra ta, kad dėl stipresnio 13X poliškumo desorbcija yra brangesnė. Todėl, naudojant ceolitą, ceolito pasirinkimas turi būti pagrįstas faktinėmis tiekiamų dujų sąlygomis ir ceolito adsorbcijos bei desorbcijos kinetinėmis savybėmis.