胺功能化沸石吸附剂载体的结构性质对CO2吸附性能的影响

为了探究胺功能化沸石吸附剂载体的结构性质对其CO2 吸附性能的影响并进一步探索出低成本制备高效CO2 吸附剂的有效方法,采用不同的后处理方法对MCM-41沸石的孔道结构进行改造,并将四乙烯五胺(TEPA)负载在这些沸石上制备胺功能化吸附剂.利用N2 吸脱附、扫描电镜、X射线衍射、红外光谱等方法对沸石载体进行表征,并利用热重分析仪(TGA)对吸附剂的吸附性能进行评价,系统研究了载体的结构性质、活性胺负载量以及吸附温度对CO2 吸附性能的影响,计算了吸附剂的吸附动力学和吸附活化能.最后,通过循环吸脱附实验评估了吸附剂的稳定性.结果表明,通过合理设计载体的结构,可以有效提升基于不同吸附原理的吸附剂的CO2 吸附性能.微孔沸石对物理吸附过程更有利,而具有宽孔径分布的多级介孔沸石则比微孔沸石在负载TEPA后表现出更好的化学吸附性能.在80℃和15%(体积分数)CO2 条件下,经结构改造并负载TEPA的吸附剂(M-N-T60)的最大吸附容量达到4.04 mmol/g.10次吸脱附循环后,其吸附容量仅下降8.4%,表现出良好的循环稳定性能,这表明M-N-T60为一种有望应用于烟气中CO2 捕集的吸附材料.