Sàng phân tử Zeolit

Sàng phân tử Zeolit

Zeolite là một aluminosilicate bao gồm tứ diện AlO4 thay thế tứ diện SiO4, dẫn đến điện tích âm được cân bằng bởi các cation có thể trao đổi nằm trong các lỗ rỗng và khoang trong toàn bộ cấu trúc. Nói chung, việc thu giữ CO2 bằng zeolit ​​phụ thuộc vào các yếu tố như cấu trúc và thành phần của khung zeolit, cation và các nhóm chức. Trong số các vật liệu xốp để tách CO2, zeolit ​​đã trở nên phổ biến trong công nghệ hấp phụ do những ưu điểm của chúng như tính sẵn có tốt, chi phí thấp, tốc độ thu hồi CO2 cao, động học nhanh và độ ổn định nhiệt và hóa học tốt.

Ứng dụng đa dạng. Điều chỉnh cấu trúc khung, cation, biến đổi hóa học và phối hợp vật liệu được coi là phương pháp hiệu quả cho hiệu suất hấp phụ và giải hấp CO2 của zeolit ​​​​cao. đã sử dụng mô phỏng phân tử để mô phỏng 13X
Trao đổi cation với các hàm lượng Li+, K+ và Ca2+ khác nhau trong zeolit. Hiệu suất hấp phụ của các zeolit ​​trao đổi cation khác nhau đối với CO2 được đánh giá từ các khía cạnh thể tích lỗ rỗng, đường đẳng nhiệt hấp phụ, nhiệt hấp phụ và độ chọn lọc CO2/N2. Người ta phát hiện ra rằng phân tử CO2 có mô men tứ cực. , có thể được sử dụng với các zeolit ​​cation nhỏ hơn như Li+, tỷ lệ silicon-nhôm cũng có tác động đáng kể đến độ chọn lọc hấp phụ của CO2. Calleja và cộng sự. đã khám phá ảnh hưởng của tỷ lệ Si/Al đến độ phân cực của zeolit ​​và sự hấp phụ CO2 bằng cách điều chỉnh tỷ lệ Si/Al của zeolit. Người ta nhận thấy rằng khi tỷ lệ Si/Al giảm thì độ chọn lọc của chất hấp phụ đối với CO2 tăng lên.

Vật liệu zeolit ​​không chứa chất kết dính có cấu trúc phân cấp được chế tạo bằng công nghệ in 3D, cho thấy độ ổn định cơ học tuyệt vời và khả năng hấp phụ CO2 là 245,52 mg/g trong điều kiện nhiệt độ và áp suất bình thường. Một loại vật liệu zeolite đã được điều chế ở nhiệt độ 25. Zeolite RHO pha tạp đồng có công suất CO2 là 3,2 mmol/g ở mức độ , khiến nó trở thành công nghệ thu giữ carbon hấp phụ dao động áp suất tiềm năng. Biến đổi hóa học cải thiện hiệu quả tính chọn lọc hấp phụ của zeolite đối với CO2. Monoetanolamine (MEA) và ethylenediamine (ED) được cố định về mặt hóa học với khung zeolite thông qua liên kết ion để khắc phục vấn đề phân hủy amin. Amin @HY đã chuẩn bị Mẫu có độ chọn lọc hấp phụ CO2 tuyệt vời và có độ ổn định nhiệt chu trình tuyệt vời trong các điều kiện nhiệt độ hấp phụ là 90 độ và nhiệt độ giải hấp là 150 độ. Các amin như monoetanolamine, tetraethylpentbutylamine và morpholine được nạp vào zeolite NaY. Kết quả nghiên cứu cho thấy ở áp suất thường và nhiệt độ 323 K, sự tương tác giữa các nhóm amin trên bề mặt zeolite NaY và CO2 là cơ chế hấp phụ chính của nó. So với than hoạt tính, zeolite có khả năng thu giữ tốt hơn và độ chọn lọc CO2/N2 cao hơn trong khí thải có áp suất riêng phần CO2 thấp (15% CO2, 85% N2). Tuy nhiên, cũng có vấn đề là khả năng hấp phụ giảm đáng kể trong điều kiện nhiệt độ cao và khả năng hấp phụ CO2 không đáng kể ở nhiệt độ trên 200 độ. Sự cân bằng giữa khả năng hấp phụ, động học hấp phụ và độ ổn định cơ học của zeolit ​​vẫn là một thách thức lớn trong các ứng dụng công nghiệp của chúng. Các thử nghiệm chạy thử Z được tiến hành trên thiết bị VPSA một giai đoạn được đóng gói với zeolit ​​5A và zeolit ​​13X. Để thu giữ khí thải đã được hút ẩm với nồng độ CO2 là 15,0%, zeolite 5A có thể đạt nồng độ làm giàu từ 71% đến 81% và tỷ lệ thu hồi là 86% đến 91%; mặc dù zeolit ​​13X có khả năng hấp phụ CO2 tốt hơn nhưng cho thấy hiệu suất tương tự zeolit ​​5A trong các thử nghiệm vận hành thí điểm, với nồng độ làm giàu từ 73% đến 82% và tỷ lệ thu hồi từ 85% đến 95%. Lý do chính là độ phân cực mạnh hơn của 13X khiến cho việc giải hấp trở nên đắt hơn. Do đó, trong ứng dụng, việc lựa chọn zeolite cần phải dựa trên các điều kiện khí cấp thực tế và các đặc tính động học hấp phụ và giải hấp của zeolit.