Adsorbants à base d'amines

Certaines substances organiques ou polymères contenant des ions ammonium peuvent se combiner chimiquement avec des molécules acides de CO2 à des températures de réaction plus basses et peuvent donc être utilisés pour la capture par adsorption du CO2. Ils présentent les avantages d'une capacité élevée à de faibles pressions partielles de CO2 (10 %-15%), de faibles températures de régénération (<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.

De la polyéthylèneimine (PEI) a été imprégnée dans du SiO2 poreux pour préparer un adsorbant contenant une amine. Le PEI sur la surface externe de l'adsorbant a été sélectivement alkylé avec de l'époxyde pour synthétiser un adsorbant de CO2 à base d'amine présentant une résistance élevée au SO2. La capacité d'adsorption du CO2 dans des conditions de gaz de combustion simulées (60 degrés, 15 % de CO2, 10 % de H2O, 2 % d'Ar et le reste du gaz N2) a atteint 139,48 mg/g. Dans des conditions de concentration de SO2 de 50 ppm, la capacité d'adsorption n'a perdu que 8,52 % après 1 000 cycles, montrant une bonne stabilité. HBS a été greffé avec des amines dans des conditions anhydres et aqueuses. Dans des conditions sèches à 25 degrés, en utilisant de l'air ambiant contenant 415 ppm de CO2, la capacité d'adsorption dynamique a atteint 1,04 mmol/g. Les performances des adsorbants à base d'amine sont affectées par le type, la quantité de charge et le poids moléculaire de l'amine. Li et coll. imprégné de PEI dans du nano-SiO2 pour produire un adsorbant PEI-SiO2 à haute stabilité thermique.

L’étude a révélé que le PEI ramifié avait une capacité d’adsorption plus élevée de 202 mg/g que le PEI linéaire. Les effets de la charge et du poids moléculaire ont été étudiés. Une charge en amine trop élevée ou trop faible n’était pas propice à l’augmentation de la capacité d’adsorption. Les adsorbants PEI-SiO2 avec une charge en PEI et un poids moléculaire inférieurs ont montré une excellente cinétique d'adsorption. La structure et la composition du matériau de support affectent également le processus d'adsorption. De nombreuses études se sont concentrées sur l’amélioration des performances d’adsorption des adsorbants à base d’amines en modifiant SiO2. Le taux d'adsorption du CO2 a été amélioré en modifiant la structure, et des nanosphères mésoporeuses de SiO2 avec une structure de pores à cône inversé ont été synthétisées. La capacité d'adsorption du matériau a augmenté de 50 % et l'énergie d'adsorption et de désorption a également été réduite. Cela signifie que l'adsorbant a une meilleure structure dynamique. Les pores de grande surface sont plus propices à l'entrée et à la sortie des molécules de gaz, et un grand volume de pores offre plus d'espace pour la diffusion.

En utilisant des voies à matrice unique et double pour synthétiser du SiO2 bimodal et trimodal comme matériaux de support, la capacité d'adsorption du SiO2 bimodal peut atteindre 350 mg/g, tandis que la capacité d'adsorption du SiO2 trimodal peut atteindre 215 mg/g. Li et coll. utilisé des nitrates métalliques pour modifier le nano-SiO2 amorphe. L'étude a révélé que l'adsorbant amine solide modifié par Al, Zn et Mg présente une meilleure stabilité. Après 50 cycles d'adsorption, seulement 2,6 % à 28,8 % de la capacité d'adsorption initiale du CO2 ont été perdus, tandis que l'adsorbant aminé solide d'origine a perdu 42,9 %.