Адсорбенти на основата на амини

Някои органични вещества или полимери, съдържащи амониеви йони, могат химически да се комбинират с киселинни CO2 молекули при по-ниски реакционни температури и следователно могат да се използват за адсорбционно улавяне на CO2. Те имат предимствата на висок капацитет при ниско парциално налягане на CO2 (10%-15%), ниски температури на регенерация (<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.

Полиетиленимин (PEI) се импрегнира в порест SiO2 за получаване на адсорбент, съдържащ амин. PEI на външната повърхност на адсорбента беше селективно алкилиран с епоксид, за да се синтезира базиран на амин CO2 адсорбент с висока устойчивост на SO2. Капацитетът на адсорбция на CO2 при условия на симулирани димни газове (60 градуса, 15% CO2, 10% H2O, 2% Ar и балансиран газ N2) достигна 139,48 mg/g. При условие на концентрация от 50 ppm SO2, адсорбционният капацитет е загубил само 8,52% след 1000 цикъла, показвайки добра стабилност. HBS беше присаден с амини при безводни и водни условия. При сухи условия при 25 градуса, използвайки околния въздух, съдържащ 415 ppm CO2, динамичният адсорбционен капацитет достига 1,04 mmol/g. Ефективността на адсорбентите на базата на амин се влияе от вида, количеството на натоварване и молекулното тегло на амина. Li et al. импрегнира PEI в нано-SiO2, за да произведе PEI-SiO2 адсорбент с висока термична стабилност.

Проучването установи, че разклоненият PEI има по-висок адсорбционен капацитет от 202 mg/g от линейния PEI. Изследвани са ефектите от натоварването и молекулното тегло. Твърде високото или твърде ниското натоварване с амин не е благоприятно за увеличаване на адсорбционния капацитет. PEI-SiO2 адсорбентите с по-ниско PEI натоварване и молекулно тегло показват отлична кинетика на адсорбция. Структурата и съставът на носещия материал също оказват влияние върху процеса на адсорбция. Много проучвания са фокусирани върху подобряването на адсорбционните характеристики на адсорбенти на базата на амин чрез модифициране на SiO2. Скоростта на адсорбция на CO2 беше повишена чрез промяна на структурата и бяха синтезирани мезопорести SiO2 наносфери с обърната конусовидна структура на порите. Капацитетът на адсорбция на материала се увеличи с 50%, а енергията на адсорбция и десорбция също беше намалена. Това означава, че адсорбентът има по-добра динамична структура. Големите повърхностни пори са по-благоприятни за влизането и излизането на газовите молекули, а големият обем на порите осигурява повече пространство за дифузия.

Използвайки маршрути с единичен шаблон и двоен шаблон за синтезиране на бимодален и тримодален SiO2 като носители, адсорбционният капацитет на бимодален SiO2 може да достигне 350 mg/g, докато адсорбционният капацитет на тримодален SiO2 може да достигне 215 mg/g. Li et al. използва метални нитрати за модифициране на аморфен нано-SiO2. Проучването установи, че твърдият амин адсорбент, модифициран с Al, Zn и Mg, има по-добра стабилност. След 50 цикъла на адсорбция само 2,6% до 28,8% от първоначалния капацитет за адсорбция на CO2 е загубен, докато оригиналният твърд амин адсорбент е загубил 42,9%.