Zeolit ​​molekuláris szita

Zeolit ​​molekulaszita

A zeolit ​​egy alumínium-szilikát, amely a SiO4 tetraédereket helyettesítő AlO4 tetraéderekből áll, ami negatív töltést eredményez, amelyet a szerkezet pórusaiban és üregeiben elhelyezkedő cserélhető kationok egyensúlyoznak ki. Általánosságban elmondható, hogy a zeolitok CO2-megkötése olyan tényezőktől függ, mint a zeolitváz szerkezete és összetétele, a kationok és a funkciós csoportok. A CO2-leválasztáshoz használt porózus anyagok közül a zeolitok népszerűvé váltak az adszorpciós technológiában olyan előnyeik miatt, mint a jó elérhetőség, az alacsony költség, a magas CO2-leválasztási sebesség, a gyors kinetika, valamint a jó kémiai és termikus stabilitás.

Alkalmazások széles választéka. A nagy zeolitok CO2 adszorpciós és deszorpciós teljesítményének hatékony módszereinek a vázszerkezet, a kationok, a kémiai módosítások és az anyagok összekeverésének módosítása tekinthető. molekuláris szimulációt használtak a 13X szimulálására
Kationcsere különböző Li+-, K+- és Ca2+-tartalmú zeolitokban. Különböző kationcserélő zeolitok CO2 adszorpciós teljesítményét a pórustérfogat, az adszorpciós izoterma, az adszorpciós hő és a CO2/N2 szelektivitás szempontjai alapján értékeltük. Megállapítást nyert, hogy a CO2 molekulának kvadrupólmomentuma van. , amely használható kisebb kationos zeolitokkal, mint például a Li+, a szilícium-alumínium arány is jelentős hatással van a CO2 adszorpciós szelektivitására. Calleja et al. a Si/Al arány zeolit ​​polaritásra és CO2 adszorpcióra gyakorolt ​​hatását vizsgálta a zeolit ​​Si/Al arány beállításával. Azt találtuk, hogy a Si/Al arány csökkenésével az adszorbens CO2-szelektivitása nő.

3D nyomtatási technológiával készült egy hierarchikus felépítésű kötőanyagmentes zeolit ​​anyag, amely kiváló mechanikai stabilitást és 245,52 mg/g CO2 adszorpciós kapacitást mutatott normál hőmérsékleti és nyomási körülmények között. Egyfajta zeolit ​​anyagot állítottak elő 25 °C-on. A rézzel adalékolt RHO zeolit ​​CO2 kapacitása 3,2 mmol/g fokon, így potenciális nyomásingadozásos adszorpciós szénmegkötő technológia. A kémiai módosítás hatékonyan javítja a zeolit ​​CO2 adszorpciós szelektivitását. A monoetanol-amint (MEA) és az etilén-diamint (ED) ionos kötéseken keresztül kémiailag rögzítik a zeolitvázhoz, hogy leküzdjék az aminok lebomlási problémáját. Az elkészített amin@HY A minta kiváló CO2 adszorpciós szelektivitással rendelkezik, és kiváló ciklusos hőstabilitást mutat 90 fokos adszorpciós hőmérséklet és 150 fokos deszorpciós hőmérséklet mellett. Aminokat, például monoetanol-amint, tetraetil-pentbutilamint és morfolint töltöttünk NaY zeolitra. A kutatási eredmények azt mutatják, hogy normál nyomáson és 323 K hőmérsékleten a NaY zeolit ​​felületén lévő amincsoportok és a CO2 közötti kölcsönhatás adszorpciójának fő mechanizmusa. Az aktív szénhez képest a zeolitnak jobb a megkötő képessége és nagyobb a CO2/N2-szelektivitása alacsony CO2 parciális nyomású füstgázban (15% CO2, 85% N2). Problémát jelent azonban az adszorpciós kapacitás jelentős csökkenése magas hőmérsékleti körülmények között, és a CO2 adszorpciós kapacitása elhanyagolható 200 fok felett. A zeolitok adszorpciós kapacitása, adszorpciós kinetikája és mechanikai stabilitása közötti kompromisszum továbbra is nagy kihívást jelent ipari alkalmazásaik során. A Z Pilot futtatási teszteket egy 5A zeolittal és 13X zeolittal töltött egylépcsős VPSA egységen végezték. A 15,0%-os CO2-koncentrációjú párátlanított füstgáz megkötéséhez az 5A zeolit ​​71% és 81% közötti dúsítási koncentrációt érhet el, és a visszanyerési arány 86% és 91% közötti; bár a 13X zeolitnak jobb a CO2 adszorpciós kapacitása, de az 5A zeolithoz hasonló teljesítményt mutatott a kísérleti üzemi tesztekben, 73-82%-os dúsítási koncentrációval és 85-95%-os visszanyerési rátával. Ennek fő oka az, hogy a 13X erősebb polaritása drágítja a deszorpciót. Ezért az alkalmazás során a zeolit ​​kiválasztását a tényleges betáplálási gázviszonyokon, valamint a zeolit ​​adszorpciós és deszorpciós kinetikai tulajdonságain kell alapulnia.