Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การดัดแปรดินไดอะตอมด้วยเอมีนเพื่อเพิ่มสมรรถนะของการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Modification Of Diatomaceous Earth With Amine To Enhance Performance Of Co2 Adsorption

Year (A.D.)

2015

Document Type

Thesis

First Advisor

ณัฐธยาน์ พงศ์สถาบดี

Faculty/College

Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)

Degree Name

วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

เคมีเทคนิค

DOI

10.58837/CHULA.THE.2015.788

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลของตัวแปรต่างๆ ต่อความสามารถในการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์บนตัวดูดซับดินไดอะตอมที่ผ่านการปรับปรุงพื้นผิวด้วยเมทานอลและตรึงเอทิลีนไดเอมีนและเตตระเอทิลีนเพนตามีน (EDA/DE-MeOH และ TEPA/DE-MeOH) และตัวดูดซับดินไดอะตอมที่ผ่านการปรับปรุงพื้นผิวด้วยโทลูอีนซัลโฟนิลคลอไรด์และตรึงเอทิลีนไดเอมีนและเตตระเอทิลีนเพนตามีน (EDA/DE-TsCl และ TEPA/DE-TsCl) ภายใต้ความดันบรรยากาศ ตัวแปรที่ทำการศึกษาความสามารถในการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ คือ ชนิดตัวดูดซับ ชนิดเอมีน ปริมาณเอมีน อัตราส่วนระหว่างปริมาณตัวดูดซับกับอัตราเร็วของแก๊สขาเข้า อุณหภูมิการดูดซับ ความเข้มข้นของไอน้ำในแก๊สผสมขาเข้า ความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในแก๊สผสมขาเข้า และความสามารถในการเลือกจับคาร์บอนไดออกไซด์ในแก๊สผสมขาเข้า จากผลการทดลองพบว่าความสามารถในการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ของตัวดูดทั้ง 4 ชนิด มีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อทำการเพิ่มอุณหภูมิ เพิ่มปริมาณเอมีน เพิ่มปริมาณไอน้ำในแก๊สผสมขาเข้าที่ร้อยละ 1 โดยปริมาตร และเพิ่มความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในแก๊สผสมขาเข้าเป็นร้อยละ 30 โดยปริมาตร และพบว่าตัวดูดซับ TEPA/DE-MeOH ปริมาณเอมีนที่ตรึงร้อยละ 30 โดยน้ำหนัก มีความสามารถในการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์สูงสุด เท่ากับ 4.9 มิลลิโมลต่อกรัมตัวดูดซับ ที่อุณหภูมิ 95 องศาเซลเซียส ในสภาวะไม่มีความชื้น อัตราส่วนระหว่างปริมาณตัวดูดซับกับอัตราเร็วของแก๊สขาเข้าเท่ากับ 0.9 กรัม . วินาที ต่อลูกบาศก์เซนติเมตร และความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในแก๊สผสมขาเข้าที่ร้อยละ 30 โดยปริมาตรดุลในฮีเลียม และพบว่าค่าการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์จะเพิ่มขึ้นจาก 4.9 เป็น 5.5 มิลลิโมลต่อกรัมตัวดูดซับ ที่อุณหภูมิ 95 องศาเซลเซียส เมื่อทำการเพิ่มความเข้มข้นของไอน้ำในแก๊สผสมขาเข้าที่ร้อยละ 1 โดยปริมาตร นอกจากนี้ตัวดูดซับ 30%TEPA/DE-MeOH และ 30%TEPA/DE-TsCl สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้สูงถึง 8 รอบการดูดและคายซับ และมีเสถียรภาพทางความร้อนที่ดี โดยทำที่อุณหภูมิการดูดซับ เท่ากับ 80 องศาเซลเซียส และอุณหภูมิการคายซับ เท่ากับ 110 องศาเซลเซียส อีกทั้งเมื่อทำการศึกษาเสถียรภาพทางความร้อนของตัวดูดซับจะเห็นได้ว่าการปรับปรุงพื้นผิวดินไดอะตอมด้วยโทลูอีนซัลโฟนิลคลอไรด์จะช่วยเพิ่มเสถียรภาพทางความร้อน ซึ่งสามารถยืนยันได้โดยผลการวิเคราะห์ด้วยเทคนิค TGA และพบว่าตัวดูดซับ 30%TEPA/DE-MeOH มีความสามารถในการเลือกดักจับเฉพาะคาร์บอนไดออกไซด์อีกด้วย จลนพลศาสตร์การดูดซับของตัวดูดซับ 30%TEPA//DE-MeOH พบว่าสอดคล้องกับแบบจำลองอาฟรามากที่สุด โดยอธิบายถึงกลไกการเกิดปฏิกิริยาในการดูดซับที่มีความซับซ้อนหรือมีกลไกการเกิดปฏิกิริยามากกว่าหนึ่งกลไก

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

The purpose of this research was to study the effect of factors on CO2 adsorption capacity of diatomaceous earth (DE) modified methanol and functionalized with EDA and TEPA (EDA/DE-MeOH and TEPA/DE-MeOH) and DE modified with TsCl and functionalized with EDA and TEPA (EDA/DE-TsCl and TEPA/DE-TsCl) adsorbents at atmospheric pressure. The factors investigated here were types of adsorbents, types of amine, levels of amine loading, amount of adsorbents (W/F Ratio), operating temperatures | water vapor concentrations in a constant 30% (V/V) CO2 feed stream, level of CO2 concentration in the feed stream and selectivity of adsorbents. From the experimental results, it was found that the CO2 adsorption capacity of EDA/DE-MeOH, TEPA/DE-MeOH, EDA/DE-TsCl and TEPA/DE-TsCl adsorbents were increased with rising temperature, increasing amine loading level, adding the amount of water vapor in the feed up to 1% (v/v) and rising CO2 concentration in the feed stream to 30% (v/v). The TEPA loading on DE-MeOH was optimized as 30% (wt) (30%TEPA/DE-MeOH), which gave the maximal CO2 adsorption capacity of 4.9 mmol g-1 at 95 °C under dry condition, the W/F ratio was 0.9 g. s . cm-3 and the CO2 concentration in the feed was constant at 30% (v/v) in a He balance. When adding the amount of water vapor in the feed up to 1% (v/v), the CO2 adsorption capacity was increased from 4.9 to 5.5 mmol g-1 at 95 °C. Moreover, the 30%TEPA/DE-MeOH and 30%TEPA/DE-TsCl adsorbents showed a good regenerability for eight adsorption-desorption cycles tested and a good stability in the temperature range of CO2 adsorption (80 °C) and desorption (110 °C). In addition, the thermal stability study indicated that the surface modification of DE with TsCl enhanced a tolerance of thermal stability which can confirmed by TGA results. In addition, the results show that the 30%TEPA/DE-MeOH adsorbent with an ability of CO2 selectivity. From three kinetics models (pseudo-first-order, pseudo-second-order model and Avrami's equation), the adsorption kinetics show that the Avrami’s equation can provide a good experimental-simulation fit for the CO2 adsorption on the 30%TEPA/DE-MeOH.

Link to Full Text

Share

COinS