Adsorben Berbasis Amina

Beberapa zat organik atau polimer yang mengandung ion amonium dapat bergabung secara kimia dengan molekul CO2 yang bersifat asam pada suhu reaksi yang lebih rendah dan oleh karena itu dapat digunakan untuk penangkapan adsorpsi CO2. Keunggulannya adalah kapasitas tinggi pada tekanan parsial CO2 rendah (10%-15%), suhu regenerasi rendah (<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.

Polyethyleneimine (PEI) diimpregnasi ke dalam SiO2 berpori untuk membuat adsorben yang mengandung amina. PEI pada permukaan luar adsorben dialkilasi secara selektif dengan epoksida untuk mensintesis adsorben CO2 berbasis amina dengan ketahanan SO2 yang tinggi. Kapasitas adsorpsi CO2 pada kondisi simulasi gas buang (60 derajat, 15% CO2, 10% H2O, 2% Ar, dan gas keseimbangan N2) mencapai 139,48 mg/g. Pada kondisi konsentrasi SO2 50 ppm, kapasitas adsorpsi hanya hilang 8,52% setelah 1000 siklus, menunjukkan stabilitas yang baik. HBS dicangkokkan dengan amina dalam kondisi anhidrat dan berair. Dalam kondisi kering pada suhu 25 derajat, menggunakan udara sekitar yang mengandung 415 ppm CO2, kapasitas adsorpsi dinamis mencapai 1,04 mmol/g. Kinerja adsorben berbasis amina dipengaruhi oleh jenis, jumlah muatan, dan berat molekul amina. Li dkk. impregnasi PEI ke dalam nano-SiO2 untuk menghasilkan adsorben PEI-SiO2 dengan stabilitas termal yang tinggi.

Penelitian menemukan bahwa PEI bercabang memiliki kapasitas adsorpsi lebih tinggi yaitu 202 mg/g dibandingkan PEI linier. Efek pemuatan dan berat molekul dipelajari. Pemuatan amina yang terlalu tinggi atau terlalu rendah tidak kondusif terhadap peningkatan kapasitas adsorpsi. Adsorben PEI-SiO2 dengan pembebanan PEI dan berat molekul lebih rendah menunjukkan kinetika adsorpsi yang sangat baik. Struktur dan komposisi bahan pembawa juga mempengaruhi proses adsorpsi. Banyak penelitian berfokus pada peningkatan kinerja adsorpsi adsorben berbasis amina dengan memodifikasi SiO2. Laju adsorpsi CO2 ditingkatkan dengan mengubah struktur, dan nanosfer SiO2 mesopori dengan struktur pori kerucut terbalik disintesis. Kapasitas adsorpsi bahan meningkat sebesar 50%, dan energi adsorpsi dan desorpsi juga berkurang. Artinya adsorben mempunyai struktur dinamis yang lebih baik. Pori-pori permukaan yang besar lebih kondusif bagi masuk dan keluarnya molekul gas, dan volume pori yang besar memberikan lebih banyak ruang untuk difusi.

Dengan menggunakan jalur templat tunggal dan templat ganda untuk mensintesis SiO2 bimodal dan trimodal sebagai bahan pembawa, kapasitas adsorpsi SiO2 bimodal dapat mencapai 350 mg/g, sedangkan kapasitas adsorpsi SiO2 trimodal dapat mencapai 215 mg/g. Li dkk. menggunakan logam nitrat untuk memodifikasi nano-SiO2 amorf. Hasil penelitian menemukan bahwa adsorben amina padat yang dimodifikasi dengan Al, Zn, dan Mg memiliki stabilitas yang lebih baik. Setelah 50 siklus adsorpsi, hanya 2,6% hingga 28,8% dari kapasitas adsorpsi CO2 asli yang hilang, sedangkan adsorben amina padat asli kehilangan 42,9%.