Penjerap berasaskan Amina

Sesetengah bahan organik atau polimer yang mengandungi ion ammonium boleh bergabung secara kimia dengan molekul CO2 berasid pada suhu tindak balas yang lebih rendah dan oleh itu boleh digunakan untuk penangkapan penjerapan CO2. Mereka mempunyai kelebihan kapasiti tinggi pada tekanan separa CO2 yang rendah (10%-15%), suhu penjanaan semula yang 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) telah diresapi ke dalam SiO2 berliang untuk menyediakan penjerap yang mengandungi amina. PEI pada permukaan luar penjerap telah dialkilasi secara selektif dengan epoksida untuk mensintesis penjerap CO2 berasaskan amina dengan rintangan SO2 yang tinggi. Kapasiti penjerapan CO2 dalam keadaan gas serombong simulasi (60 darjah, 15% CO2, 10% H2O, 2% Ar, dan gas keseimbangan N2) mencapai 139.48 mg/g. Di bawah keadaan kepekatan SO2 50 ppm, kapasiti penjerapan hanya hilang 8.52% selepas 1000 kitaran, menunjukkan kestabilan yang baik. HBS telah dicantumkan dengan amina di bawah keadaan kontang dan akueus. Di bawah keadaan kering pada 25 darjah, menggunakan udara ambien yang mengandungi 415 ppm CO2, kapasiti penjerapan dinamik mencapai 1.04 mmol/g. Prestasi penjerap berasaskan amina dipengaruhi oleh jenis, jumlah pemuatan, dan berat molekul amina. Li et al. meresapi PEI ke dalam nano-SiO2 untuk menghasilkan penjerap PEI-SiO2 dengan kestabilan haba yang tinggi.

Kajian mendapati PEI bercabang mempunyai kapasiti penjerapan yang lebih tinggi iaitu 202 mg/g berbanding PEI linear. Kesan pemuatan dan berat molekul telah dikaji. Pemuatan amina yang terlalu tinggi atau terlalu rendah tidak kondusif kepada peningkatan kapasiti penjerapan. Penjerap PEI-SiO2 dengan pemuatan PEI yang lebih rendah dan berat molekul menunjukkan kinetik penjerapan yang sangat baik. Struktur dan komposisi bahan pembawa juga mempengaruhi proses penjerapan. Banyak kajian telah menumpukan pada peningkatan prestasi penjerapan penjerap berasaskan amina dengan mengubah suai SiO2. Kadar penjerapan CO2 telah dipertingkatkan dengan menukar struktur, dan nanosfera SiO2 mesoporous dengan struktur liang kon terbalik telah disintesis. Kapasiti penjerapan bahan meningkat sebanyak 50%, dan tenaga penjerapan dan nyahjerapan juga dikurangkan. Ini bermakna bahan penjerap mempunyai struktur dinamik yang lebih baik. Liang permukaan yang besar lebih kondusif untuk kemasukan dan keluar molekul gas, dan isipadu liang yang besar menyediakan lebih banyak ruang untuk penyebaran.

Menggunakan laluan templat tunggal dan templat berganda untuk mensintesis SiO2 bimodal dan trimodal sebagai bahan pembawa, kapasiti penjerapan bimodal SiO2 boleh mencapai 350 mg/g, manakala kapasiti penjerapan trimodal SiO2 boleh mencapai 215 mg/g. Li et al. menggunakan nitrat logam untuk mengubah suai nano-SiO2 amorf. Kajian mendapati penjerap amina pepejal yang diubah suai oleh Al, Zn, dan Mg mempunyai kestabilan yang lebih baik. Selepas 50 kitaran penjerapan, hanya 2.6% hingga 28.8% daripada kapasiti penjerapan CO2 asal telah hilang, manakala penjerap amina pepejal asal kehilangan 42.9%.