نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

هیدروژل‌های آغشته به آمین برای جذب دی‌اکسیدکربن: مروری بر عملکرد، پایداری چرخه‌ای و مقیاس‌پذیری

نوع مقاله : مروری

نویسندگان
گروه مهندسی شیمی و پلیمر، دانشگاه یزد، یزد، ایران
چکیده
دی‌اکسیدکربن یکی از مهم‌ترین گازهای گلخانه‌ای و از عوامل اصلی تغییرات اقلیمی است؛ ازاین‌رو، توسعه جاذب‌هایی با ظرفیت مناسب، انتقال جرم سریع، احیای مؤثر و دوام چرخه‌ای قابل‌قبول اهمیت دارد. با وجود گسترش مطالعات درباره هیدروژل‌های آغشته به آمین (AIHها)، هنوز تحلیل یکپارچه‌ای که شیمی آمین، معماری شبکه، انتقال جرم، مبنای گزارش ظرفیت، پایداری چرخه‌ای و الزامات افزایش مقیاس را هم‌زمان بررسی کند، محدود است. این مرور هدفمند و انتقادی، روابط ساختار–عملکرد AIHها را بر اساس نوع و مقدار آمین، اتصال عرضی شبکه، نوع حلال، ترکیب و فشار گاز، آب و رطوبت، دمای جذب و احیا و رفتار چرخه‌ای مقایسه می‌کند. در AIHها، فاز آمینی واکنش‌پذیر در شبکه پلیمری متورم محصور می‌شود و این معماری می‌تواند در برخی سامانه‌ها با افزایش سطح تماس گاز–آمین و کوتاه‌کردن مسیر انتقال جرم، سینتیک جذب را نسبت به محلول آمینی متناظر بهبود دهد. برای نمونه، در سامانه پلی‌آکریل‌آمید/دی‌اتانول‌آمین–اتیلن‌گلیکول، ظرفیت حدود۶٫۳۷ درصد وزنی دی‌اکسیدکربن و بازده آمین تا حدود ۰٫۷۶ مول دی‌اکسیدکربن بر مول آمین و در سامانه MEA–AIH در مخلوط نیتروژن/دی‌اکسیدکربن ظرفیت حدود ۰٫۵۰۴۶ مول دی‌اکسیدکربن بر مول آمین به‌دست آمده است. سامانه DEA–AIH پس از ۱۰ چرخه جذب–واجذب حدود ۷۸ درصد ظرفیت اولیه را حفظ کرد، در حالی‌که شدت احیا و اتلاف آب یا آمین می‌تواند موجب افت عملکرد شود. در مجموع، عملکرد AIHها حاصل موازنه میان ظرفیت، انتقال جرم، بازده استفاده از آمین، پایداری مکانیکی و شرایط احیاست و مقایسه داده‌ها بدون توجه به مبنای نرمال‌سازی و شرایط آزمون می‌تواند گمراه‌کننده باشد. با وجود سادگی آغشته‌سازی، شواهد هنوز عمدتاً آزمایشگاهی‌اند و داده کافی درباره ظرفیت کاری استانداردشده، انرژی ویژه احیا، افت فشار، دوام در جریان‌های واقعی و ارزیابی فنی–اقتصادی وجود ندارد. توسعه صنعتی این جاذب‌ها مستلزم آزمون‌های چرخه‌ای بلندمدت، ارزیابی در جریان‌های چندجزئی واقعی و تلفیق طراحی ماده با تحلیل مهندسی و اقتصادی فرایند است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات


مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 18 مهر 1405