Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

CO2 Capture On Amine-Modified Activated Carbon From Bamboo

Year (A.D.)

2018

Document Type

Thesis

First Advisor

ณัฐธยาน์ พงศ์สถาบดี

Faculty/College

Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)

Department (if any)

Department of Chemical Technology (ภาควิชาเคมีเทคนิค)

Degree Name

วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

เคมีเทคนิค

DOI

10.58837/CHULA.THE.2018.561

Abstract

งานวิจัยนี้ทำการศึกษาการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์บนตัวดูดซับถ่านกัมมันต์ที่ได้จากไม้ไผ่ และตัวดูดซับถ่านกัมมันต์ที่ถูกกระตุ้นและดัดแปรด้วยเตตระเอทิลีนเพนทามีนหรือพอลิเอทิลีนอิมไมด์ ตัวแปรที่ศึกษามีดังนี้ อุณหภูมิที่ใช้ในการกระตุ้นด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ อัตราส่วนน้ำหนักตัวดูดซับต่อน้ำหนักกรดฟอสฟอริก ชนิดของเอมีน ปริมาณเอมีนที่ใช้ และความชื้นในก๊าซขาเข้า ช่วงอุณหภูมิในการดูดซับตั้งแต่ 30 ถึง 110 องศาเซสเซียส ตัวดูดซับจะถูกวิเคราะห์ลักษณะพื้นที่ผิวจำเพาะด้วยเทคนิคดูดซับ/คายซับไนโตรเจนพบว่าการกระตุ้นด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ที่อุณหภูมิ 600 ถึง 800 องศาเซสเซียสจะทำให้ตัวดูดซับมีพื้นที่ผิวจำเพาะและปริมาตรรูพรุนมีค่าสูงขึ้นโดยจะมีค่าเท่ากับ 432.92 ตารางเมตรต่อกรัม 0.23 ลูกบาศก์เซนติเมตรต่อกรัม ตามลำดับ เมื่อใช้อัตราส่วนน้ำหนักตัวดูดซับต่อน้ำหนักกรดฟอสฟอริกสูงขึ้นจะทำให้มีปริมาตรูพรุนขนาดเมโสและมาโครมากขึ้น จากการวิเคราะห์ด้วยเทคนิควิเคราะห์องค์ประกอบขั้นสูงพบว่าเมื่อเพิ่มน้ำหนักกรดฟอสฟอริก ทำให้มีปริมาณธาตุออกซิเจนสูง เมื่อวิเคราะห์หมู่ฟังก์ชันด้วยเทคนิคฟูเรียร์ทรานฟอร์มอินฟราเรดสเปกโทรสโคปี พบว่าเมื่อกระตุ้นด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ที่อุณหภูมิสูงทำให้ตัวดูดซับเกิดการสลายตัว ส่วนการกระตุ้นด้วยกรดฟอสฟอริกจะพบหมู่ฟอสเฟสหลงเหลือที่พื้นผิวตัวดูดซับ จากการวิเคราะห์ความเป็นผลึกด้วยการเลี้ยวเบนของรังสีเอ๊กซ์ การกระตุ้นด้วยกรดฟอสฟอริกที่สัดส่วนสูงทำให้ระนาบ (001) (110) และ (002) เกิดจุดบกพร่อง จากผลการทดลอง พบว่าตัวดูดซับที่ถูกกระตุ้นด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ที่อุณหภูมิ 700 องศาเซสเซียสจะให้ความสามารถในการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์เท่ากับ 0.97 มิลลิโมลต่อกรัม เมื่อนำมากระตุ้นด้วยกรดฟอสฟอริกแล้วดัดแปรด้วยเตตระเอทิลีนเพนทามีนพบว่า ความสามารถในการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์สูงขึ้นเป็น 1.14 มิลลิโมลต่อกรัม เมื่อไม่มีความชื้นในกระแสก๊าซขาเข้าและมีค่าเป็น 1.31 มิลลิโมลต่อกรัม เมื่อมีความชื้นในกระแสก๊าซขาเข้า ในส่วนของการศึกษาการฟื้นฟูสภาพตัวดูดซับพบว่า ความสามารถในการดูดซับลดลงประมาณร้อยละ 1.82 ในรอบที่ 10 ของวัฏจักรการดูดซับ ในส่วนของการศึกษาจลหพลศาสตร์พบว่าแบบจำลองปฏิกิริยาอันดับหนึ่งเทียมสามารถอธิบายกลไลการเกิดการดูดซับได้เหมาะสมที่สุด จากสมการของอาร์เรเนียสพบว่าเมื่อดัดแปรด้วยเอมีนทำให้มีค่าพลังงานกระตุ้นลดลงเนื่องจากหมู่เอมีนมีความว่องไวต่อคาร์บอนไดออกไซด์

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

In this research, the objective was to study CO2 adsorption performance on amine modified bamboo activated carbon under the influence of activation temperature, weight ratio of adsorbent to H3PO4, amine-type, amine content and moisture level. The adsorbents were characterized by N2 sorption-desorption analysis, elemental analysis, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and X-ray diffraction. From the characterization, higher activation temperature in CO2 atmosphere improved the specific surface area and total pore volume. The highest specific surface area and total pore volume was around 432.9 m2/g and 0.23 cm3/g respectively when activating at 800 °C. From FTIR results, it showed that the phosphate group remained on the surface of adsorbent at the highest acid ratio. From XRD diffraction, (001) Plane was defected by CO2 activation. (001) (110) and (002) plane was defected at the highest acid ratio. In CO2 adsorption measurement, the highest adsorption capacity was 0.97 mmol/g after CO2 activation at 700 °C. Adsorbent with Tetraethylenepentamine (TEPA) impregnation expressed higher adsorption capacity than the one with polyethyleneimine impregnation. The capacity about 1.14 mmol/g at 90 °C was achieved when impregnation 40%wt. TEPA. A present of moisture 3%vol increase CO2 adsorption capacity to 1.31 mmol/g. The CO2 adsorption capacity was dropped by 1.82% after 10 cycle adsorption-desorption. The kinetic study explains that pseudo first order kinetic model can describe the mechanism of CO2 adsorption. From the Arrhenius equation, activation energy in humid condition shows lower than dry condition.

Included in

Chemistry Commons

Share

COinS
 
 

To view the content in your browser, please download Adobe Reader or, alternately,
you may Download the file to your hard drive.

NOTE: The latest versions of Adobe Reader do not support viewing PDF files within Firefox on Mac OS and if you are using a modern (Intel) Mac, there is no official plugin for viewing PDF files within the browser window.