Captarea CO2 cu microsfere de carbon fibros pe bază de chitină

Captarea CO2 cu microsfere de carbon fibros pe bază de chitină

Într-un studiu recent publicat într-un jurnal cu acces deschis Inginerie chimică verdecercetătorii au dezvoltat un dioxid de carbon (CO2) material compozit absorbant format din pentaetilenhexamină (PEHA) și microsfere fibroase de carbon (FCM) obținute din chitină naturală.

Studiu: Microsfere de carbon fibroase derivate din chitină ca suport de poliamine pentru CO remarcabil2 captură. Credit imagine: StudioMolekuul / Shutterstock.com

Morfologia microsferică fibroasă a FCM a constat din pori de dimensiuni flexibile, care, la rândul lor, găzduiau nanoparticule PEHA. PEHA sau chitina este o soluție naturală, ieftină pentru CO2 absorbţie. Compozitele PEHA / FCM preparate au prezentat CO excelent2 capacitatea de absorbție. O probă PEHA / FCM, într-un amestec gazos de CO2 și azot (N2) conţinând 10% în volum sau CO2a prezentat cel mai mare CO2 capacitate de absorbție de 3,90 mmol g-1 la 75 ℃ cu selectivitate și reutilizare promițătoare.

fundal

CO2 este o componentă majoră a gazelor cu efect de seră, care este un produs secundar al arderii combustibililor fosili. Este nevoie de efort continuu și de noi metode rentabile pentru a capta și sechestra CO2 direct din atmosferă sau în timp ce este eliberat în atmosferă ca produs secundar. În ultimele decenii, mulți CO2 au fost dezvoltate până acum metode de captare, care sunt clasificate pe scară largă în absorbție de lichid, absorbție solidă și separare prin membrană.

Absorbția chimică a lichidelor este până acum cea mai eficientă tehnică pentru CO2 absorbția din gazele de ardere, care conțin CO scăzut2 între 5-20 vol%.

Alcanolaminele sunt folosite în absorbția chimică a lichidelor pentru a reacționa cu CO2 pentru a forma carbamat și bicarbonați. Prin încălzirea acestor absorbanți, s-a concentrat CO2 pot fi reeliberate în recipiente sigure, iar absorbanții devin reutilizabili. Cu toate acestea, unele probleme majore cu alcanolaminele apoase sunt pierderea lor volatilă în mediu apos și natura corozivă, în special în condiții de temperatură mai ridicată, ceea ce crește atât costurile de capital, cât și costurile de întreținere ale infrastructurii. Astfel, poliaminele în stare solidă cu un mediu solid de susținere au atras multă atenție.

Despre Studiu

În acest studiu, cercetătorii au sintetizat FCM ca mediu de sprijin pentru PEHA, o poliamină, din chitină naturală, ieftină și ușor disponibilă pentru CO.2 absorbţie. Chitina este un polimer cu lanț lung al N-acetilglucozaminei, un derivat amidic al hexozei, care este a doua cea mai abundentă polizaharidă naturală după celuloză.

Este extras în mare parte din cochiliile moluștelor, pereții celulari ai ciupercilor și exoscheletele artropodelor. PEHA, datorită structurii sale liniare și a unui număr mare de grupări amine primare și secundare, poate interacționa direct cu CO2 în lipsa apei.

Mai întâi, chitinele fibroase au fost sintetizate folosind o tehnică sol-gel care a inclus pulbere de chitină purificată, apă, NaOH și uree. Aceste chitine fibroase s-au transformat în microsfere împletite cu pori flexibili într-o soluție de acid HCI 10% în greutate datorită atracției sterice. Aceste microsfere fibroase de chitină (FChM) au fost liofilizate și încălzite în continuare și menținute la 650 ℃ pentru a forma FCM poroase. În cele din urmă, adsorbanții compoziți PEHA / FCM au fost sintetizați printr-un proces simplu de dispersie fizică.

Observatii

Imaginile SEM au dezvăluit că FCM avea o structură sferică fermă cu fibre de carbon împletite și pori abundenți de dimensiuni mari. Curbele TG au arătat că FCM-urile și-au pierdut masa de 100% la ~ 450 ℃. În plus, N2 conținutul în adsorbanții PEHA / FCM a fost de două până la trei ori mai mare decât cel al FCM-urilor singure.

Cea mai mare eficiență a aminei și CO2 capacitatea de absorbție a adsorbanților PEHA / FCM a fost atinsă pentru 0,72 PEHA / FCM la 75 ℃ când CO2 conținutul de gaz de ardere a fost de 10% în volum. Când conținutul de PEHA a crescut de la 0 la 72% în greutate, CO2 capacități crescute de la 0,48 la 2,35 mmol g-1(adică, de 4,9 ori) la 30 ℃.

CO2 capacități de absorbție de 0,72 PEHA / FCM au crescut de la 3,90 la 4,37 mmol g-1când CO2 conținutul a fost crescut de la 10% vol. la 20% vol.; cu toate acestea, acestea au rămas aproape constante atunci când CO2 a fost crescută în continuare la 60 vol.%. Un model similar a fost observat atunci când presiunea a fost crescută. Cu toate acestea, modelul dependent de temperatură a demonstrat un model invers, în care capacitatea de absorbție de 0,72PEHA / FCM la 30 și 50 ℃ a rămas aproape neschimbată, iar peste 50 ℃, a început să crească odată cu creșterea temperaturii.

CO2 capacitatea de absorbție de 0,72PEHA / FCM a scăzut de la 3,98 la 3,27 mmol g-1 după 10 cicluri din cauza pierderii prin evaporare a PEHA de la 0,72 la 0,61. Efectul umidității asupra absorbției selective a fost de asemenea neglijabil.

Concluzii

În concluzie, cercetătorii acestui studiu au încercat să folosească o poliamină, adică PEHA, pentru a absorbi CO2 în absenţa unui mediu apos. Pentru aceasta, au folosit FCM cu pori abundenți și flexibili ca gazdă solidă a PEHA. Compozitul PEHA / FCM obținut a demonstrat un CO excelent2 capacitate de absorbție de 3,90 mmol g-1 la 75 ℃ într-un amestec gazos de CO2 și azot (N2) conţinând 10% vol sau CO2. În plus, poate fi reutilizabil în mod convenabil după ce l-a supus la presiune ridicată, temperatură sau un amestec al ambelor, ceea ce eliberează din nou CO captat.2 într-un recipient securizat. Astfel, PEHA / FCM îndeplinește toate cerințele standard ale unui CO reutilizabil la preț redus2 material de absorbție.

Sursă

Xu, W., Chen, H., Wang, Y., Liu, S., Wan, X., Peng, H., Huang, K., microsfere de carbon fibroase derivate din chitină ca suport de poliamine pentru CO remarcabil2 captură, Inginerie chimică verde2022, ISSN 2666-9528, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666952822000140

Disclaimer: Opiniile exprimate aici sunt cele ale autorului exprimate în calitatea lor privată și nu reprezintă neapărat punctele de vedere ale AZoM.com Limited T / A AZoNetwork, proprietarul și operatorul acestui site web. Această declinare a răspunderii face parte din Termenii și condițiile de utilizare a acestui site web.

Leave a Comment

Adresa ta de email nu va fi publicată.