Penapis Molekul Zeolit

Ayak molekul zeolit

Zeolit ​​ialah aluminosilikat yang terdiri daripada AlO4 tetrahedra menggantikan SiO4 tetrahedra, menghasilkan cas negatif yang diseimbangkan oleh kation boleh tukar yang terletak di dalam liang dan rongga di seluruh struktur. Secara umumnya, penangkapan CO2 oleh zeolit ​​bergantung kepada faktor seperti struktur dan komposisi rangka kerja zeolit, kation, dan kumpulan berfungsi. Antara bahan berliang untuk pengasingan CO2, zeolit ​​telah mendapat populariti dalam teknologi penjerapan kerana kelebihannya seperti ketersediaan yang baik, kos rendah, kadar tangkapan CO2 yang tinggi, kinetik pantas, dan kestabilan kimia dan haba yang baik.

Pelbagai aplikasi. Melaraskan struktur rangka kerja, kation, pengubahsuaian kimia dan pengkompaunan bahan dianggap sebagai kaedah yang berkesan untuk prestasi penjerapan dan penyahjerapan CO2 zeolit ​​tinggi. menggunakan simulasi molekul untuk mensimulasikan 13X
Pertukaran kation dengan kandungan Li+, K+ dan Ca2+ yang berbeza dalam zeolit. Prestasi penjerapan pelbagai zeolit ​​pertukaran kation untuk CO2 dinilai dari aspek isipadu liang, isoterma penjerapan, haba penjerapan dan selektiviti CO2/N2. Didapati bahawa molekul CO2 mempunyai momen empat kali ganda. , yang boleh digunakan dengan zeolit ​​kationik yang lebih kecil seperti Li+, nisbah silikon-kepada-aluminium juga mempunyai kesan yang ketara ke atas selektiviti penjerapan CO2. Calleja et al. meneroka kesan nisbah Si/Al terhadap kekutuban zeolit ​​dan penjerapan CO2 dengan melaraskan nisbah Si/Al zeolit. Didapati apabila nisbah Si/Al menurun, selektiviti penjerap untuk CO2 meningkat.

Bahan zeolit ​​tanpa pengikat dengan struktur hierarki telah disediakan menggunakan teknologi percetakan 3D, yang menunjukkan kestabilan mekanikal yang sangat baik dan kapasiti penjerapan CO2 sebanyak 245.52 mg/g di bawah keadaan suhu dan tekanan biasa. Sejenis bahan zeolit ​​telah disediakan pada 25 Zeolit ​​RHO berdop kuprum mempunyai kapasiti CO2 3.2 mmol/g pada darjah , menjadikannya teknologi penangkapan karbon penjerapan ayunan tekanan yang berpotensi. Pengubahsuaian kimia secara berkesan meningkatkan selektiviti penjerapan zeolit ​​untuk CO2. Monoethanolamine (MEA) dan ethylenediamine (ED) diikat secara kimia pada rangka zeolit ​​melalui ikatan ionik untuk mengatasi masalah degradasi amina. Amina@HY yang disediakan Sampel mempunyai selektiviti penjerapan CO2 yang sangat baik dan mempunyai kestabilan haba kitaran yang sangat baik di bawah keadaan suhu penjerapan 90 darjah dan suhu nyahjerapan 150 darjah . Amina seperti monoethanolamine, tetraethylpentbutylamine, dan morpholine telah dimuatkan pada NaY zeolite. Hasil kajian menunjukkan pada tekanan normal dan suhu 323 K, interaksi antara kumpulan amina pada permukaan NaY zeolit ​​dan CO2 adalah mekanisme utama penjerapannya. Berbanding dengan karbon teraktif, zeolit ​​mempunyai kapasiti tangkapan yang lebih baik dan selektiviti CO2/N2 yang lebih tinggi dalam gas serombong dengan tekanan separa CO2 yang rendah (15% CO2, 85% N2). Walau bagaimanapun, terdapat juga masalah penurunan ketara dalam kapasiti penjerapan di bawah keadaan suhu tinggi, dan kapasiti penjerapan CO2 boleh diabaikan melebihi 200 darjah . Pertukaran antara kapasiti penjerapan, kinetik penjerapan dan kestabilan mekanikal zeolit ​​kekal sebagai cabaran besar dalam aplikasi perindustrian mereka. Ujian larian Perintis Z telah dijalankan pada unit VPSA satu peringkat yang dibungkus dengan zeolit ​​5A dan zeolit ​​13X. Untuk penangkapan gas serombong dinyahlembap dengan kepekatan CO2 sebanyak 15.0%, zeolit ​​5A boleh mencapai kepekatan pengayaan 71% hingga 81%, dan kadar pemulihan ialah 86% hingga 91%; walaupun zeolit ​​13X mempunyai kapasiti penjerapan CO2 yang lebih baik, tetapi menunjukkan prestasi yang sama dengan zeolit ​​5A dalam ujian operasi perintis, dengan kepekatan pengayaan 73% hingga 82% dan kadar pemulihan 85% hingga 95%. Sebab utama ialah kekutuban 13X yang lebih kuat menjadikan desorpsi lebih mahal. Oleh itu, dalam aplikasi, pemilihan zeolit ​​perlu berdasarkan keadaan gas suapan sebenar dan ciri-ciri kinetik penjerapan dan penyahjerapan zeolit.