PL230858B1 - Sposób otrzymywania sorbentu do sorpcji gazowego CO2 - Google Patents

Sposób otrzymywania sorbentu do sorpcji gazowego CO2

Info

Publication number
PL230858B1
PL230858B1 PL407034A PL40703414A PL230858B1 PL 230858 B1 PL230858 B1 PL 230858B1 PL 407034 A PL407034 A PL 407034A PL 40703414 A PL40703414 A PL 40703414A PL 230858 B1 PL230858 B1 PL 230858B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
titanium dioxide
dried
sub
sorption
sorbent
Prior art date
Application number
PL407034A
Other languages
English (en)
Other versions
PL407034A1 (pl
Inventor
Antoni Waldemar Morawski
Joanna Kapica
Ewelina Kusiak-Nejman
Agnieszka Maria Wanag
Łukasz Kowalczyk
Original Assignee
Zachodniopomorski Univ Technologiczny W Szczecinie
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zachodniopomorski Univ Technologiczny W Szczecinie filed Critical Zachodniopomorski Univ Technologiczny W Szczecinie
Priority to PL407034A priority Critical patent/PL230858B1/pl
Publication of PL407034A1 publication Critical patent/PL407034A1/pl
Publication of PL230858B1 publication Critical patent/PL230858B1/pl

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/151Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2

Landscapes

  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania sorbentu do sorpcji gazowego CO2 polegający na modyfikacji ditlenku tytanu.
Ditlenek tytanu (T1O2) jest bezbarwnym ciałem stałym charakteryzującym się znikomą toksycznością w stosunku do środowiska, jak i organizmów żywych. Ze względu na jego wysoką stabilność zarówno fizyczną jak i chemiczną, dobre właściwości optyczne i elektryczne oraz zdolność absorbowania promieniowania ultrafioletowego jest on bardzo często wykorzystywany w procesach fotokatalitycznych. Fotokatalizatory otrzymywane na bazie T1O2 znajdują zastosowanie do rozkładu zanieczyszczeń organicznych obecnych w wodzie, ściekach oraz powietrzu. Tlenki węgla, siarki i azotu są bardzo istotnymi zanieczyszczeniami atmosfery, a spośród nich, w największych stężeniach występuje ditlenek węgla CO2. Obecnie średnie stężenie CO2 w atmosferze wynosi 370 ppm V/V i wzrasta corocznie o 1 ppm. Ten wzrost zawartości atmosferycznego CO2 jest powodem globalnego ocieplenia, stanowiącego znaczne potencjalne zagrożenie dla całej atmosfery, a nawet dla życia na Ziemi. Jednym z najważniejszych wyzwań dla ludzkości i dla przemysłowych systemów ekologicznych staje się dostarczenie ilości energii dostatecznej dla prawidłowego funkcjonowania tych systemów bez emitowania dodatkowych ilości ditlenku węgla do atmosfery (S.E Manahan, Toksykologia Środowiska. Aspekty chemiczne i biochemiczne. Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa 2006, s. 68). W ostatnich latach obserwuje się szybki postęp w wielu gałęziach przemysłu, a w szczególności w produkcji zaawansowanych urządzeń, dlatego też, wymagania dotyczące czystości powietrza w obiektach produkcyjnych są bardzo drastyczne. Nawet najbardziej zaawansowane technologie wymagają usuwania z powietrza zanieczyszczeń stałych, gazowych, jak np. CO2 i innych gazów kwaśnych nawet w śladowych ilościach. (Rael, J., Shelton, S., and Dayaye, R., Environ. Eng., 121(5), 411-415). W związku z tym stale rośnie zainteresowanie dotyczące opracowania nowych sposobów służących głębokiemu oczyszczaniu gazów oraz nowych i tanich sorbentów na bazie T1O2 charakteryzujących się przede wszystkim niską toksycznością, co stanowi szczególną zaletę z punktu widzenia zielonej chemii.
Skuteczność usuwania ditlenku węgla przy zastosowaniu T1O2 zależy od wielu czynników jak również sposobu preparatyki oraz formy katalizatora. Li i inni, Chem. Eng. J, 180 (2012) 151-158 przeprowadzili próbę fotoredukcji CO2 na strukturach CdS(Bi2S3)/TiO2 w obecności wody do alkoholu metylowego. Adsorpcję CO2 przeprowadzono również na T1O2 modyfikowanym czterema rodzajami amin: monoetanoloaminą - MEA, etylenodiaminą - EDA, trietylenotetraminą - TETA i tetraetylenopentaminą-TEPA (Song i inni, Applied Surface Science 268(2013) 124-128). Nanorurki T1O2 okazały się atrakcyjnymi adsorbentami CO2. Pojemność sorpcji CO2 wzrastała wraz ze wzrostem zawartości grup aminowych. Przeprowadzono również teoretyczne badania nad adsorpcją CO2 na defektach powierzchni T1O2 w formie anatazu i rutylu (Pipornpong i inni, Appl. Surf. Sci. 257 (2011) 10322-10328; Indrakanti i inni, Fuel Proc. Technol. 92 (2011) 805-811). Cieszące się zainteresowaniem uwodornienie ditlenku węgla może prowadzić do różnych produktów np. węglowodory, alkohole, aldehydy czy ketony (Chien i inni, Met. 152 (2005) 333-336; Sakurai i inni, Catal. Today 29 (1996) 361-365; Wang i inni, Chem. Soc. Rev., 40 (2011) 3703-3727). Z polskiego zgłoszenia patentowego P.399847 znany jest sposób modyfikacji ditlenku tytanu do sorpcji CO2 z gazów, polegający na tym, że anatazowy ditlenek tytanu wygrzewa się w strumieniu argonu do osiągnięcia temperatury z zakresu od 100 do 600°C, a następnie utrzymuje się w tej temperaturze ditlenek tytanu w mieszaninie par węglowodorów i amoniaku. Anatazowy ditlenek tytanu modyfikuje się węglem (węglowodór) i azotem (amoniak). Korzystnie mieszaninę par węglowodorów i amoniaku uzyskuje się w wyniku przepuszczania par gazowego amoniaku przez ciekły węglowodór. Korzystnie mieszaninę par węglowodorów i amoniaku uzyskuje się w wyniku przepuszczania gazowego węglowodoru przez roztwór wody amoniakalnej. Korzystnie mieszaninę par węglowodorów i amoniaku uzyskuje się w wyniku wprowadzania gazowego amoniaku i przepuszczania azotu przez ciekły węglowodór. Korzystnie mieszaninę par węglowodorów i amoniaku uzyskuje się w wyniku przepuszczania azotu przez ciekły węglowodór i wodę amoniakalną.
Sposób otrzymywania sorbentu do sorpcji gazowego CO2, według wynalazku, polegający na modyfikacji ditlenku tytanu, charakteryzuje się tym, że wysuszony ditlenek tytanu o strukturze anatazu przemywa się wodą amoniakalną i wodą destylowaną do uzyskania wartości pH w granicach 6-8, a następnie suszy się przez co najmniej 24 godziny w temperaturze 105-120°C. Po suszeniu otrzymany materiał gotuje się w roztworze wodorotlenku potasu, przemywa się wodą destylowaną do uzyskania pH
PL 230 858 Β1 mocno alkaicznego, a następnie suszy się co najmniej 24 godziny w temperaturze od 100 do 120°C. Po gotowaniu otrzymuje się materiał o dużo lepszych właściwościach adsorpcyjnych niż bez gotowania.
Możliwa jest także modyfikacja ditlenku tytanu roztworami wodorotlenku potasu i wody amoniakalnej jednocześnie, a także w odwrotnej kolejności.
Inny sposób według wynalazku polega na tym, że wysuszony ditlenek tytanu o strukturze anatazu gotuje się w roztworze wodorotlenku potasu, przemywa się wodą destylowaną do uzyskania pH alkaicznego, a następnie suszy się co najmniej 24 godziny w temperaturze od 100 do 120°C.
W sposobie według wynalazku wykorzystywano ditlenek tytanu o strukturze anatazu, który otrzymywany jest na skalę przemysłową w produkcji bieli tytanowej. Materiał ten po modyfikacji według wynalazku okazał się dobrym adsorbentem CO2 z powietrza. Poprawienie zdolności sorpcyjnych wiązało się z wprowadzeniem grup amonowych na powierzchnię katalizatora, co nadaje sorbentowi charakter zasadowy, a ditlenek węgla wykazuje charakter kwaśny.
Sposób według wynalazku jest przedstawiony w poniższych przykładach. Pierwszy przykład jest przykładem porównawczym i obrazuje sorpcję CO2 na wyjściowym T1O2 pH kwaśnym.
Przykład 1
Wyjściowy ditlenek tytanu o strukturze anatazu wysuszono w temperaturze 105°C. Powierzchnia właściwa (Sbet) wyznaczona według modelu Brunauer-Emmett-Teller wyniosła 253 m2/g.
Pomiar sorpcji CO2 na powierzchni wyjściowego T1O2 przeprowadzono z wykorzystaniem gazu modelowego, będącego mieszaniną 2000 ppm CO2 i powietrza syntetycznego. Strumień gazu (100 cm3/min) przepuszczano przez szklaną kolumnę zawierającą 300 mg badanego sorbentu. Pomiary prowadzono w 20°C. Stężenie CO2 w powietrzu po opuszczeniu kolumny mierzono w sposób ciągły przy użyciu spektrometru masowego. Na podstawie krzywych określono pojemność sorpcyjną badanego materiału. Sumarycznie uzyskano sorpcję na poziomie 1,68 mg CO2na 1 g foto katalizatora.
Przykład 2
Wyjściowy ditlenek tytanu o strukturze anatazu gotowano w roztworze KOH, następnie przemywano wodą destylowaną do uzyskania pH = 14 i suszono w temperaturze 105°C przez 24 h. Powierzchnia właściwa (Sbet) wyznaczona według modelu Brunauer-Emmett-Teller wyniosła 129 m2/g.
Pomiar sorpcji CO2 na otrzymanym według wynalazku materiale przeprowadzono analogicznie jak w przykładzie 1. Sumarycznie uzyskano sorpcję na poziomie 12,65 mg CO2 na 1 g foto katalizatora.
Przykład 3
Wyjściowy ditlenek tytanu płukano wodą amoniakalną, przemywano wodą destylowaną do uzyskania pH = 6,8 i suszono w temperaturze 105°C przez 24 h. Powierzchnia właściwa (Sbet) wyznaczona według modelu Brunauer-Emmett-Teller wyniosła 312 m2/g.
Pomiar sorpcji CO2 na otrzymanym według wynalazku materiale przeprowadzono analogicznie jak w przykładzie 1. Sumarycznie uzyskano sorpcję na poziomie 2,74 mg CO2 na 1 g fotokatalizatora.
Następnie wysuszony w 105°C ditlenek tytanu o pH = 6,8 gotowano w roztworze KOH, przemywano wodą destylowaną do uzyskania pH = 14. Otrzymany materiał suszono w 105°C przez 24 godziny. Powierzchnia właściwa (Sbet) wyznaczona według modelu Brunauer-Emmett-Teller wyniosła 115 m2/g.
Pomiar sorpcji CO2 na otrzymanym według wynalazku materiale przeprowadzono analogicznie jak w przykładzie 1. Sumarycznie uzyskano sorpcję na poziomie 20,50 mg CO2 na 1 g fotokatalizatora.
Przykład 4
Wyjściowy ditlenek tytanu płukano wodą amoniakalną, przemywano wodą destylowaną do uzyskania pH = 6,8 i suszono w temperaturze 105°C przez 24 h. Powierzchnia właściwa (Sbet) wyznaczona według modelu Brunauer-Emmett-Teller wyniosła 312 m2/g.
Pomiar sorpcji CO2 na otrzymanym według wynalazku materiale przeprowadzono analogicznie jak w przykładzie 1. Sumarycznie uzyskano sorpcję na poziomie 2,74 mg CO2 na 1 g fotokatalizatora.
Następnie wysuszony w 105°C ditlenek tytanu o pH = 6,8 gotowano w roztworze KOH, przemywano wodą destylowaną do uzyskania pH = 14. Otrzymany materiał suszono w 120°C przez 24 godziny. Powierzchnia właściwa (Sbet) wyznaczona według modelu Brunauer-Emmett-Teller wyniosła 117m2/g.
Pomiar sorpcji CO2 na otrzymanym według wynalazku materiale przeprowadzono analogicznie jak w przykładzie 1. Sumarycznie uzyskano sorpcję na poziomie 19,87 mg CO2 na 1 g fotokatalizatora.

Claims (2)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Sposób otrzymywania sorbentu do sorpcji gazowego CO2 polegający na modyfikacji ditlenku tytanu, znamienny tym, że wysuszony ditlenek tytanu o strukturze anatazu przemywa się wodą amoniakalną i wodą destylowaną do uzyskania wartości pH w granicach 6-8, a następnie suszy się przez co najmniej 24 godziny w temperaturze 105-120°C, po czym otrzymany materiał gotuje się w roztworze wodorotlenku potasu, przemywa się wodą destylowaną do uzyskania pH mocno alkaicznego, a następnie suszy się co najmniej 24 godziny w temperaturze od 100 do 120°C.
  2. 2. Sposób otrzymywania sorbentu do sorpcji gazowego CO2 polegający na modyfikacji ditlenku tytanu, znamienny tym, że wysuszony ditlenek tytanu o strukturze anatazu gotuje się w roztworze wodorotlenku potasu, przemywa się wodą destylowaną do uzyskania pH alkaicznego, a następnie suszy się co najmniej 24 godziny w temperaturze od 100 do 120°C.
PL407034A 2014-01-31 2014-01-31 Sposób otrzymywania sorbentu do sorpcji gazowego CO2 PL230858B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL407034A PL230858B1 (pl) 2014-01-31 2014-01-31 Sposób otrzymywania sorbentu do sorpcji gazowego CO2

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL407034A PL230858B1 (pl) 2014-01-31 2014-01-31 Sposób otrzymywania sorbentu do sorpcji gazowego CO2

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL407034A1 PL407034A1 (pl) 2015-08-03
PL230858B1 true PL230858B1 (pl) 2018-12-31

Family

ID=53723639

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL407034A PL230858B1 (pl) 2014-01-31 2014-01-31 Sposób otrzymywania sorbentu do sorpcji gazowego CO2

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL230858B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL407034A1 (pl) 2015-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nguyen et al. A novel removal of CO2 using nitrogen doped biochar beads as a green adsorbent
Hafeez et al. CO2 capture using membrane contactors: a systematic literature review
CN105939774B (zh) 用于捕获和释放酸性气体的系统
Auta et al. Fixed-bed column adsorption of carbon dioxide by sodium hydroxide modified activated alumina
Luo et al. Experimental Study on Simultaneous Absorption and Desorption of CO2, SO2, and NO x Using Aqueous N-Methyldiethanolamine and Dimethyl Sulfoxide Solutions
Kim et al. Application of halloysite nanotubes for carbon dioxide capture
US10150096B2 (en) Heteroatom rich organic polymers with ultra-small pore apertures for carbon dioxide separation and/or conversion
Mehrvarz et al. Surface modification of broom sorghum-based activated carbon via functionalization with triethylenetetramine and urea for CO2 capture enhancement
Khalighi Sheshdeh et al. Evaluation of adsorption kinetics and equilibrium for the removal of benzene by modified diatomite
Wang et al. New molecular basket sorbents for CO2 capture based on mesoporous sponge-like TUD-1
Wu et al. Inexpensive calcium-modified potassium carbonate sorbent for CO2 capture from flue gas: Improved SO2 resistance, enhanced capacity and stability
RU2014147010A (ru) Катализатор селективного окисления соединений серы
Isinkaralar Experimental evaluation of benzene adsorption in the gas phase using activated carbon from waste biomass
Zhao et al. Amino acid-functionalized nanoporous metal–organic frameworks for boosting CO2 capture under dry and humid conditions
RU2576634C1 (ru) Адсорбент для улавливания, концентрирования и хранения диоксида углерода
PL230858B1 (pl) Sposób otrzymywania sorbentu do sorpcji gazowego CO2
KR101270509B1 (ko) 메조기공 망간 산화물을 이용한 촉매 및 이를 이용한 휘발성 유기화합물 분해방법
WO2015163819A1 (en) Method for regenerating a used sorbent having a gas adsorbate adsorbed thereto
Badiei et al. Overview of carbon dioxide separation technology
Kusrini et al. Enrichment process of biogas using simultaneous absorption-adsorption methods
Kennes et al. Introduction to air pollution
Deng et al. Reversible removal of SO2 at low temperature by l-α-alanine supported on γ-Al2O3
CN102974306B (zh) 一种提高蜂窝陶瓷吸附甲醛性能的改性方法
Kulkarni et al. Nanosilica polyamidoamine dendrimers for enhanced direct air CO 2 capture
WO2014011041A1 (en) Nitrosamine and/or nitramines reduction in a liquid medium