The purpose of this study was to gain basic information on the characteristics of $CO_2$ adsorption in relation to $Na_2CO_3$, $K_2CO_3$, $Li_2CO_3$-impregnated activated carbon in a Fixed Bed Reactor. From the results of this study the following conclusions were made: $Na_2CO_3$, $K_2CO_3$, $Li_2CO_3$-impregnated activated carbon had a longer breakthrough time and more enhanced adsorption capacity than activated carbon alone. When tested with isothermal adsorption and tested for $CO_2$ adsorption the amount of $CO_2$ adsorbed varied with temperature, $CO_2$ inlet concentration, gas flow rate, aspect ratio, etc. Based on the results, when Langmuir, Freundlich and Dubinin-Polanyi adsorption isotherms were used for linear regression of isothermal adsorption data, Langmuir adsorption isotherm was the most suitable. And, the optimum condition for $Na_2CO_3$ and $K_2CO_3$ impregnated activated carbon make-up was 1N and $Li_2CO_3$ was 0.1N. It could be concluded that adsorption capacity was decreased with adsorption temperature and increased gas concentration. When the aspect ratio (L/D) was varied 0.5, 1.0 and 2.0, the significant drop of adsorption amount was observed below 1.0 and breakthrough time was shortened with gas flow rate.
Adsorption is the most promising technology used to adsorb CO2 to reduce its concentration in the atmosphere due to its functional effectiveness. Various porous materials have been extensively synthesized to boost CO2 adsorption efficiency, for example, zeolite. Here, we report the synthesis process of zeolite adsorbent impregnated with amine, combining the benefit of these two substances. We compared conventional heating with microwave-assisted heating by varying concentrations of monoethanolamine in methanol (10% v/v and 40% v/v) as a liquid solution. The results showed that monoethanolamine impregnation helps significantly increase adsorption capacity, where adsorption occurs as a physisorption and not as chemisorption due to the adsorbent's steric hindrance effect. The highest adsorption capacity of 0.3649 mmol CO2 / gram adsorbent was reached by microwave exposure for 10 minutes. This work also reveals that a decrease in CO2 adsorption capacity was observed at a longer exposure period, and it reached a constant 40-minute adsorption rate. Impregnating activated zeolite with 40% monoethanolamine for 10 minutes in addition to microwave exposure (0.8973 mmol CO2 / gram adsorbent) is the maximum adsorption ability achieved.
$CO_2$ adsorption on mineral sorbents has a potential to sequester $CO_2$. This study used a density functional theory (DFT) study of $CO_2$ adsorption on barium oxide (BaO) in the presence of $H_2O$ to determine the role of $H_2O$ on the $CO_2$ adsorption properties on the ($2{\times}2$; $11.05\;{\AA}{\times}11.05\;{\AA}$) BaO (100) surface because BaO shows a high reactivity for $CO_2$ adsorption and the gas mixture of power plants generally contains $CO_2$ and $H_2O$. We investigated the adsorption properties (e.g., adsorption energies and geometries) of a single $CO_2$ molecule, a single $H_2O$ molecule on the surface to achieve molecular structures and molecular reaction mechanisms. In order to evaluate the coordinative effect of $H_2O$ molecules, this study also carried out the adsorption of a pair of $H_2O$ molecules, which was strongly bounded to neighboring (-1.91 eV) oxygen sites and distant sites (-1.86 eV), and two molecules ($CO_2$ and $H_2O$), which were also firmly bounded to neighboring sites (-2.32 eV) and distant sites (-2.23 eV). The quantum mechanical calculations show that $H_2O$ molecule does not influence on the chemisorption of $CO_2$ on the BaO surface, producing a stable carbonate due to the strong interaction between the $CO_2$ molecule and the BaO surface, resulting from the high charge transfer (-0.76 e).
A density functional theory (DFT) study of $CO_2$ adsorption on barium oxide (BaO) adsorbents is conducted to understand the chemical activity of the oxygen site on the BaO (100) surface. This study evaluated the adsorption energies and geometries of a single $CO_2$ molecule and a pair of $CO_2$ molecules on the BaO (100) surface. A quantum calculation was performed to obtain information on the molecular structures and molecular reaction mechanisms; the results of the calculation indicated that $CO_2$ was adsorbed on BaO to form a stable surface carbonate with strong chemisorption. To study the interactive $CO_2$ adsorption on the BaO (100) surface, a pair of $CO_2$ molecules was bound to neighboring and distant oxygen sites. The interactive $CO_2$ adsorption on the BaO surface was found to slightly weaken the adsorption energy, owing to the interaction between $CO_2$ molecules.
The importance of stepped single-crystal surfaces as model catalysts has been well recognized [1]. We re-investigated the adsorption properties of $H_2$ and CO, most important species in platinum-based catalysts, on nearly defect-free and highly stepped surfaces of one and the same Pt(111) crystal. While both being symmetric and single-peaked from the nearly defect-free surface, temperature-programmed desorption (TPD) spectra from the highly stepped surface saturated at 90 K with H and CO were triply- and doubly-peaked, respectively. Once pre-adsorbed, CO preempted step and then terrace sites, inhibiting the dissociative $H_2$ adsorption completely. Pre-adsorbed H inhibited the CO adsorption on terrace sites only, leaving defect sites intact for CO adsorption even at the saturation H precoverage. On defect-free Pt(111), while pre-adsorbed CO inhibited the dissociative $H_2$ adsorption completely, pre-adsorbed H could not inhibit the CO adsorption completely. These intriguing, but interesting results are discussed in terms of energetics/kinetics and the role of surface step sites in the dissociative adsorption of $H_2$ on Pt(111) [2].
The adsorption characteristics of $CO_2$ gas on impregnated activated carbons with MEA (Mono-ethanolamine) and AMP (2-Amino 2-methyl 1-propanol) were studied to improve the adsorption ability of $CO_2$ gas on activated carbon. The equilibrium adsorption capacity of $CO_2$ gas was increased by increment of impregnation concentration up to 40 %, but decreased above 50 %. The adsorption capacity of activated carbon impregnated with AMP was higher than activated carbon impregnated with MEA. The breakthrough was fast according to increment of inlet concentration of $CO_2$ gas.
본 연구는 MEA가 함침된 MCM-41에 대하여 이산화탄소 흡착실험과 특성 분석을 하였다. 흡착제의 XRD, FT-IR, $N_2$흡탈착 실험을 통하여 물리적 특성을 분석하였으며, 흡착실험은 15%의 이산화탄소를 사용하여 GC-TCD를 통하여 분석하였다. MEA 함침량이 10~40 wt%까지 함침량이 증가할수록 이산화탄소 흡착능은 증가하였다. 그러나 MEA 함침량이 50 wt%에서 흡착능이 감소하였다. 많은 아민이 제공되면 흡착제 표면에서 제공된 아민이 변형되는 경향이 있다. 그러므로 이산화탄소 흡착능이 감소될 수 있다. 본 연구의 결과로 이산화탄소 흡착을 위한 MCM-41에 MEA의 함침 함량의 조절이 중요하다는 것으로 사료되어진다.
Porous carbons have attracted much attention for their novel application in gas storage. In this study, porous graphite nano-fiber (PGNFs)-based graphite nano fibers (GNFs) were prepared by KOH activation to act as adsorbents. The GNFs were activated with KOH by changing the GNF/KOH weight ratio from 0 through 5 at 900℃. The effects of the GNF/KOH weight ratios on the pore structures were also addressed with scanning electron microscope and N2 adsorption/desorption measurements. We found that the activated GNFs exhibited a gradual increase of CO2 adsorption capacity at CK-3 and then decreased to CK-5, as determined by CO2 adsorption isotherms. CK-3 had the narrowest micropore size distribution (0.6–0.78 nm) among the treated GNFs. Therefore, KOH activation was not only a significant method for developing a suitable pore-size distribution for gas adsorption, but also increased CO2 adsorption capacity as well. The study indicated that the sample prepared with a weight ratio of ‘3’ showed the best CO2 adsorption capacity (70.8 mg/g) as determined by CO2 adsorption isotherms at 298 K and 1 bar.
The present study has evaluated the $CO_2$ adsorption amount of activated carbon pellets (AC). Coconut shell based test AC were modified with surface impregnation of glycine, glycine metal salts and monoethanolamine for low level $CO_2$ (3000 ppm) adsorption. Physical and chemical properties of prepared adsorbents were analyzed and the adsorbed amount of $CO_2$ was investigated by using pure and 3,000 ppm $CO_2$ levels. The impregnation of nitrogen functionalities was verified by XPS analysis. The adsorption capacity for pure $CO_2$ gas was found to reach upto 3.08 mmol/g by AC-LiG (Activated carbon-Lithium glycinate), which has the largest specific surface area ($1026.9m^2/g$). As for low level $CO_2$ flow the primary amine impregnated adsorbent showed 0.26 mmol/g of adsorption amount, indicating the highest selectivity. An adsorbent with potassium-glycine salts (AC-KG, Activated carbon-Potassium glycinate) instead of amine presented with 0.12 mmol/g of adsorption capacity, which was higher than that of raw activated carbon granules (0.016 mmol/g).
혼합가스로부터 $CO_2$를 분리, 회수하기 위하여 활성탄소섬유를 흡착제로 사용한 전기변동흡착(electric swing adsorption, ESA) 공정의 타당성을 검토하였다. 활성탄소 섬유는 상압에서도 $CO_2$에 대해 빠른 흡착 속도를 보였으며, 비교적 짧은 흡착대와 긴 파과시간, 흡착제의 단위무게당 높은 흡착량을 나타내었다. 포화흡착된 흡착탑의 재생에서 비표면적이 큰 활성탄소섬유일수록 일정한 모양의 파과곡선을 유지하여 흡착-탈착의 재생사이클에 유리하였다. 진공탈착에 의한 흡착탑의 재생률은 64 cmHg의 압력에서도 64% 이상이었고, 전기탈착을 병행한 hybrid 재생단계에서는 17%의 추가적인 재생률을 보이며 7-8 Wh의 낮은 재생에너지에서도 높은 재생률을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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