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以ZSM-5/MCM-48为载体制备新型高容量CO2吸附剂的性能及机理研究
魏建文, 张丽娟, 耿琳琳, 李誉, 廖雷, 王敦球
无机材料学报    2025, 40 (7): 833-839.   DOI:10.15541/jim20240403
摘要   (106 HTML3 PDF(pc) (862KB)(30)  

固体胺吸附法是一种极具发展前景的烟气脱碳技术, 但该技术中吸附剂的CO2吸附性能不高, 且吸附机理研究亦不深入。以微介孔复合分子筛ZSM-5/MCM-48为载体, 通过先接枝3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES), 再将接枝后的样品浸渍四乙烯五胺(TEPA)或聚乙烯亚胺(PEI), 从而得到一种CO2吸附性能优异的新型材料。当TEPA的负载量为60%(质量分数)时, APTES-ZSM-5/MCM-48-TEPA-60(A-ZM-T60)在60 ℃和15%(体积分数)CO2环境下对CO2的最大吸附量为5.82 mmol·g-1。吸附过程以化学吸附为主, 吸附剂表面胺基与CO2反应生成了氨基甲酸酯、氨基甲酸烷基铵和碳酸盐, 同时伴有较弱的物理吸附。该复合材料吸附性能优异, 可用于捕集脱硫后烟气中的CO2


Model Kinetics parameter 30 ℃ 45 ℃ 60 ℃ 75 ℃ 90 ℃
Pseudo-first-order qe/(mmol·g-1) 4.21 4.49 5.68 5.13 3.95
k1/min-1 0.062 0.083 0.062 0.089 0.080
R2 0.989 0.966 0.989 0.973 0.987
Pseudo-second-order qe/(mmol·g-1) 4.83 5.06 5.70 6.51 4.48
k2/(g·mmol-1·min-1) 0.017 0.021 0.022 0.012 0.023
R2 0.997 0.988 0.991 0.997 0.987
Avrami qe/(mmol·g-1) 4.37 4.75 5.89 5.34 4.00
kA/min-1 0.109 0.153 0.109 0.167 0.099
nA 0.776 0.696 0.776 0.704 0.901
R2 0.998 0.991 0.998 0.990 0.998