在超稀释条件下的氨基功能结构接触器中,CO2的质量转移2
Quirin Grossmann1, Marco Mazzotti1
1Institute of Energy and Process Engineering, ETH Zurich, Sonneggstrasse 3, Zurich 8092, Switzerland.
Industrial & engineering chemistry research
|February 5, 2025
概括
在氨基基固体吸附剂中量化质量转移动力学是直接空气捕获 (DAC) 效率的关键. 这项研究揭示了孔隙结构和氨基功能化如何影响DAC材料中的二氧化碳吸附率.
科学领域:
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 环境科学 环境科学
背景情况:
- 使用氨基功能化固体吸附剂的直接空气捕获 (DAC) 是缓解大气二氧化碳度上升的有希望的策略.
- 精确量化质量转移动力学对于优化DAC过程模型和系统性能至关重要.
- 了解吸附动力学对于设计高效的二氧化碳捕获材料至关重要.
研究的目的:
- 量化三种不同的氨基功能化结构吸附剂的质量转移动力学,用于直接捕获空气的应用.
- 开发一个模拟框架,用商用体积吸附装置测量吸附剂动力学,区分吸附剂阻力和装置限制.
- 确定不同吸附剂结构的主导质量转移模式和动力参数.
主要方法:
- 使用商用体积吸附装置与新型建模框架集成,以测量二氧化碳吸附动力学.
- 研究了三种氨基功能化吸附剂:TRI@unimodal粉颗粒,TRI@bimodal粉颗粒,以及TRI@monolith粉/粉蜂.
- 估计的动力参数使用修改后的线性驱动力 (LDF) 模型,适用于氨基功能化吸附剂.
主要成果:
- 确定了不同的质量转移模式:孔隙扩散显著影响双模颗粒,而表面电阻主导了单模颗粒.
- 在氨基层内观察到自我限制的扩散,随着二氧化碳吸收的增加而减少,与之前的文献一致.
- 量化动力参数,显示气相质量转移为TRI@bimodal比TRI@unimodal高5倍,氨基层质量转移从单质到单质到双质颗粒增加.
结论:
- 孔隙结构和氨基功能化程序极大地影响DAC吸附剂的质量转移动力学.
- 开发的建模框架成功地区分了吸附剂和装置电阻,从而实现了准确的动力测量.
- 结果为优化DAC吸附材料和工艺设计提供了关键的动力参数.
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