Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การจับยึดคาร์บอนไดออกไซด์บนมอนต์มอริลโลไนต์ดัดแปรด้วยเอมีน

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

CARBON DIOXIDE CAPTURE ON AMINE MODIFIED MONTMORILLONITE

Year (A.D.)

2013

Document Type

Thesis

First Advisor

ณัฐธยาน์ พงศ์สถาบดี

Second Advisor

อาภาณี เหลืองนฤมิตชัย

Faculty/College

Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)

Degree Name

วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

เคมีเทคนิค

DOI

10.58837/CHULA.THE.2013.776

Abstract

งานวิจัยนี้ศึกษาตัวดูดซับมอนต์มอริลโลไนต์ปรับปรุงพื้นดัดแปรด้วยเอมีน(MSM)เพื่อจับยึดคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยวิธีการดูดซับ ณ ภาวะความดันบรรยากาศ ในช่วงอุณหภูมิการดูดซับ 30 ถึง 70 องศาเซลเซียส การปรับปรุงพื้นผิวมอนต์มอริลโลไนต์ด้วยสารละลายเบสช่วยเพิ่มความสามารถในการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์สูงขึ้น โดยการเพิ่มหมู่ไฮดรอกซิลบนพื้นผิวตัวดูดซับ การโหลดเอมีนบนตัวดูดซับทำโดยใช้โมโนเอทาโนลามีนเพื่อเพิ่มหมู่เข้าทำปฏิกิริยากับคาร์บอนไดออกไซด์ โดยมีปริมาณเอมีนที่โหลดบนตัวดูดซับMSM ที่ร้อยละ 30 โดยน้ำหนัก การเพิ่มปริมาณเอมีนที่มากกว่าร้อยละ 30 โดยน้ำหนักทำให้ความสามารถในการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ลดลงจากการกีดขวางของเอมีนที่มากเกินพอต่อการเข้าทำปฏิกิริยาระหว่างเอมีนกับคาร์บอนไดออกไซด์ ตัวดูดซับMSMที่มีปริมาณโหลดของเอมีนที่ร้อยละ 30 โดยน้ำหนัก(MSM_30) สามารถดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ได้ในช่วงความเข้มข้นเริ่มต้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในแก๊สผสมที่ระดับร้อยละ 10-100 โดยปริมาตรดุลในฮีเลียม มีความสามารถในการดูดซับสูงสุดที่ 240 มิลลิกรัมต่อกรัมตัวดูดซับ ที่อุณหภูมิดำเนินการ 30 องศาเซลเซียส ใช้คาร์บอนไดออกไซด์บริสุทธิ์ ที่อัตราส่วนน้ำหนักตัวดูดซับต่ออัตราการไหลของแก๊สขาเข้าที่ 1.8 กรัม∙วินาทีต่อลูกบาศก์เซนติเมตร การเพิ่มไอน้ำในแก๊สผสมขาเข้าช่วยเพิ่มความสามารถในการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยปฏิกิริยาการสร้างไบคาร์บอเนต พฤติกรรมการดูดซับสามารถอธิบายจากแบบจำลองจลนศาสตร์อาฟรามี(Avrami's equation) อธิบายถึงการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์บนตัวดูดซับ MSM_30 เป็นแบบการดูดซับที่มีความซับซ้อน คือเกิดการดูดซับทางกายภาพร่วมกับการดูดซับทางเคมี ข้อมูลจากการทดลองเข้ากันได้กับแบบจำลองไอโซเทิร์มทอท(Toth isotherm) โดยการดูดซับเกิดขึ้นบนความไม่เป็นเนื้อเดียวกันบนพื้นผิวตัวดูดซับ อันเนื่องมาจากการปรับปรุงพื้นผิวด้วยสองหมู่ฟังก์ชัน จากการศึกษาอุณหพลศาสตร์พบว่า การดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์บนตัวดูดซับ MSM_30 สามารถเกิดขึ้นเองได้ เป็นปฏิกิริยาคายความร้อน และเกิดขึ้นได้ดีที่อุณหภูมิต่ำ

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

The investigation on amine modified montemorillonite with surface modification (MSM) is reported in this study. Carbon dioxide(CO2) capture was simulated via adsorption under atmospheric pressure at the range operating temperature of 30 to 70 degree Celcius. Surface modification with basic solution enhanced the CO2 adsorption capacity by creation of hydroxyl groups on surface. Impregnation with monoethanolamine(MEA) on adsorbent's surface increased alkalinity which promoted adsorption capacity. The best loading amine percentage was obtained at 30 %by weight (denoted as MSM_30). Further increasing amine loading percentage reduced the capacity due to the blockage of excess amine. The MSM_30 performed the adsorption capacity in a wide range of initial CO2 concentration of 10 to 100 volume%. The maximum capacity was obtained about 242 mg/g at the operating temperature of 30 degree Celcius, initial CO2 concentration of 100 volume% with W/F ratio at 1.8 g∙s∙cm-3. Addition of water in feedstream also enhanced the capacity via bicarbonate formation. Kinetic studies were also presented. Avrami’s equation exhibited to be the best-fit model of this capture system, indicating that this process depends on physisorption and chemisorption. The experimental data fitted by Toth isotherm were used to explain the heterogeneous surface of sorbent because of bifunctional group modifications. Thermodynamic studies suggested that the CO2 adsorption on MSM_30 was spontaneous, favored at low temperature.

Link to Full Text

Share

COinS