Ceolīta molekulārais siets

Ceolīta molekulārais siets

Ceolīts ir alumīnija silikāts, kas sastāv no AlO4 tetraedriem, kas aizstāj SiO4 tetraedrus, kā rezultātā rodas negatīvs lādiņš, ko līdzsvaro maināmie katjoni, kas atrodas porās un dobumos visā struktūrā. Vispārīgi runājot, ceolītu CO2 uztveršana ir atkarīga no tādiem faktoriem kā ceolīta karkasa struktūra un sastāvs, katjoni un funkcionālās grupas. Starp porainiem materiāliem CO2 atdalīšanai ceolīti ir ieguvuši popularitāti adsorbcijas tehnoloģijā, pateicoties to priekšrocībām, piemēram, labajai pieejamībai, zemām izmaksām, augstam CO2 uztveršanas ātrumam, ātrai kinētikai un labai ķīmiskajai un termiskajai stabilitātei.

Plašs lietojumu klāsts. Karkasa struktūras pielāgošana, katjoni, ķīmiskās modifikācijas un materiālu savienošana tiek uzskatītas par efektīvām metodēm augstu ceolītu CO2 adsorbcijas un desorbcijas veiktspējai. izmantoja molekulāro simulāciju, lai modelētu 13X
Katjonu apmaiņa ar dažādu Li+, K+ un Ca2+ saturu ceolītos. Dažādu katjonu apmaiņas ceolītu CO2 adsorbcijas veiktspēja tika novērtēta no poru tilpuma, adsorbcijas izotermas, adsorbcijas siltuma un CO2/N2 selektivitātes aspektiem. Tika konstatēts, ka CO2 molekulai ir kvadrupola moments. , ko var izmantot ar mazākiem katjonu ceolītiem, piemēram, Li+, silīcija un alumīnija attiecībai ir arī būtiska ietekme uz CO2 adsorbcijas selektivitāti. Calleja et al. pētīja Si/Al attiecības ietekmi uz ceolīta polaritāti un CO2 adsorbciju, pielāgojot ceolīta Si/Al attiecību. Konstatēts, ka, samazinoties Si/Al attiecībai, palielinās adsorbenta selektivitāte pret CO2.

Izmantojot 3D drukas tehnoloģiju, tika sagatavots bezsaistvielu ceolīta materiāls ar hierarhisku struktūru, kas normālos temperatūras un spiediena apstākļos uzrādīja izcilu mehānisko stabilitāti un CO2 adsorbcijas spēju 245,52 mg/g. Sava veida ceolīta materiāls tika sagatavots 25 °C temperatūrā. Ar varu leģēta RHO ceolīta CO2 ietilpība ir 3,2 mmol/g grādi, padarot to par potenciālu spiediena svārstību adsorbcijas oglekļa uztveršanas tehnoloģiju. Ķīmiskā modifikācija efektīvi uzlabo ceolīta adsorbcijas selektivitāti attiecībā uz CO2. Monoetanolamīns (MEA) un etilēndiamīns (ED) ir ķīmiski piestiprināti pie ceolīta karkasa, izmantojot jonu saites, lai pārvarētu amīnu noārdīšanās problēmu. Sagatavotajam amine@HY Paraugam ir lieliska CO2 adsorbcijas selektivitāte, un tam ir lieliska cikla termiskā stabilitāte apstākļos, kad adsorbcijas temperatūra ir 90 grādi un desorbcijas temperatūra 150 grādi. Amīni, piemēram, monoetanolamīns, tetraetilpentbutilamīns un morfolīns, tika ievietoti NaY ceolītā. Pētījuma rezultāti liecina, ka normālā spiedienā un 323 K temperatūrā NaY ceolīta un CO2 virsmas amīnu grupu mijiedarbība ir galvenais tā adsorbcijas mehānisms. Salīdzinot ar aktīvo ogli, ceolītam ir labāka uztveršanas jauda un lielāka CO2/N2 selektivitāte dūmgāzēs ar zemu CO2 parciālo spiedienu (15% CO2, 85% N2). Tomēr pastāv arī problēma ar ievērojamu adsorbcijas jaudas samazināšanos augstas temperatūras apstākļos, un CO2 adsorbcijas spēja ir niecīga virs 200 grādiem. Kompromiss starp adsorbcijas spēju, adsorbcijas kinētiku un ceolītu mehānisko stabilitāti joprojām ir liels izaicinājums to rūpnieciskajā lietošanā. Z Pilot palaišanas testi tika veikti ar vienpakāpes VPSA vienību, kas pildīta ar 5A ceolītu un 13X ceolītu. Sausināto dūmgāzu uztveršanai ar CO2 koncentrāciju 15,0%, 5A ceolīts var sasniegt bagātināšanas koncentrāciju no 71% līdz 81%, un reģenerācijas ātrums ir no 86% līdz 91%; lai gan 13X ceolītam ir labāka CO2 adsorbcijas spēja, taču izmēģinājuma darbības testos tas uzrādīja līdzīgu veiktspēju kā 5A ceolīts ar bagātināšanas koncentrāciju no 73% līdz 82% un reģenerācijas līmeni no 85% līdz 95%. Galvenais iemesls ir tas, ka 13X spēcīgāka polaritāte padara desorbciju dārgāku. Tāpēc lietošanā ceolīta izvēlei jābalstās uz faktiskajiem barības gāzes apstākļiem un ceolīta adsorbcijas un desorbcijas kinētiskajām īpašībām.