Park, Il-Gun;Hong, Min-Sun;Kim, Byum-Seok;Kang, Ho-Geun
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.35
no.5
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pp.307-311
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2013
Direct Air Capture (DAC) technology using reusable energy is a plausible process to capture $CO_2$ from non-point sources. In this paper, adsorption and desorption were repeatedly tested using low concentration $CO_2$. Three types of adsorbents were examined in cyclic $CO_2$ adsorption and thermal regeneration. Adsorption capacities of zeolite 5A, zeolite 13X and activated carbon were 21 mg/g, 12 mg/g and 6 mg/g, respectively. Zeolite 5A shows the highest adsorption capacities after cyclic thermal regeneration.
Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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v.20
no.5
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pp.655-662
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2004
An adsorption process to recover the pure $CH_4\;and\;CO_2$ from its mixture was examined. In this study, activated carbon fibers were used as a selective adsorbent. The activated carbon fibers has 78~94% micropore volume and 10.5~20.3${\AA}$ narrow pore size, and showed high adsorption rate and the good selectivity for $CO_2$ under the ambient pressure. The ACF with high surface area showed short mass transfer zone and long breakthrough time and, its adsorption capacity depended on the microporosity. Compared with single component adsorption, the amount adsorbed $CO_2$ on ACF increased by the roll-up of $CH_4$ in mixed gases. The adsorption selectivity increased as now rate and $CO_2$ concentration of mixed gases increased, showing 5.2 selectivity for 75% $CO_2$ concentration.
Kim Jong Taik;Kim Heung Won;Kim Myung Chul;Lee Jong Ryul
Journal of the Korean Chemical Society
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v.36
no.1
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pp.137-146
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1992
The adsorption properties of CO on the cation exchanged natural zeolite, $K_{111}$ and cation effects upon the CO adsorption were studied. $Na^+-,\;Cu^{2+}-\;and\;Ba^{2+}-\;K_{111}$ exhibited relatively good CO adsorption capacities and $Ba^{2+}- K_{111}$ treated by 0.4 N-$BaCl_2$ solution proved itself as the best adsorbent and superior to the synthetic zeolite 4A and 5A. The observed adsorption tendency due to the cations were in the order of $Ba^{2+}>Cu^{2+}>Na^+>K^+>Mg^{2+}>Ca^{2+}$. The cation exchanged number per unit cell as well as the kind of cation which forms bond with CO molecules in different intensities and other mineral factors such as pore size indicated to be important factors to the CO adsorption properties. The CNDO/2 calculations were performed to compare the adsorption tendencies and CO interaction energy of cations in $K_{111}$.
Park, Mi-Seon;Lee, Si-Eun;Kim, Min Il;Lee, Young-Seak
Carbon letters
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v.16
no.1
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pp.45-50
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2015
High crystallinity coke-based activated carbon (hc-AC) is prepared using a potassium hydroxide solution to adsorb carbon dioxide ($CO_2$). The $CO_2$ adsorption characteristics of the prepared hc-AC are investigated at different temperatures. The X-ray diffraction patterns indicate that pitch-based cokes prepared under high temperature and pressure have a high crystal structure. The textural properties of hc-AC indicate that it consists mainly of slit-like pores. Compared to other textural forms of AC that have higher pore volumes, this slit-pore-shaped hc-AC exhibits higher $CO_2$ adsorption due to the similar shape between its pores and $CO_2$ molecules. Additionally, in these high-crystallinity cokes, the main factor affecting $CO_2$ adsorption at lower temperature is the pore structure, whereas the presence of oxygen functional groups on the surface has a greater impact on $CO_2$ adsorption at higher temperature.
Adsorption experiment of carbon dioxide was performed on MCM41 silica impregnated with two kinds of EDA(ethylenediamine) and MEA(monoethanolamine). The prepared adsorbents were characterized by BET surface area, X-ray diffraction and FT-IR. The $CO_2$ capture study was investigated in a U type packed column with GC/TCD. The results of XRD for MCM-41 and amine-impregnated MCM41 showed typical the hexagonal pore system. BET results showed the MCM 41 impregnated amine to have a surface area of 141 $m^2/g$ to 595 $m^2/g$ and FT-IR revealed a N-H functional group at about 1400$cm^{-1}$ to 1600$cm^{-1}$. The $CO_2$ adsorption capacity on EDA and MEA was as follow: MCM41-EDA30 > MCM41 -EDA40 >MCM41-EDA20 >MCM-EDA10 and MCM41-MEA40 >MCM41-MEA30 > MCM41-MEA20> MCM41-MEA10. The MCM41-EDA30 showed the highest adsorption capacity due to physical adsorption and chemical adsorption by amino-group content. The results suggest that mesoporous media with EDA is effective adsorbent for $CO_2$ capture from flue gases.
Adsorption experiment of carbon dioxide was performed on MCM41 silica with a 30 wt.% EDA(ethylenediamine) loading at different $CO_2$ inlet concentration and various adsorption temperature. The surface characteristics of $CO_2$ capturing agent were carried out using BET analysis, X-ray diffraction and FT-IR. The results of BET showed 781 $m^2/g$ for MCM41 and 464 $m^2/g$ for EDA/MCM41. X-ray diffraction results reveled typical hexagonal pore system. The higher sorption capacity of EDA/MCM41 was about 80 $mg_{CO2}/g_{sorbent}$ with 50% $CO_2$ inlet concentration and 303 K adsorption temperature. The isosteric heat of adsorption in 303-353 K ranged from -25.47 to -28.24 KJ/mole for EDA/MCM41, which indicates $CO_2$-EDA/MCM41 interaction with exothermic adsorption process. Finally, the performance of EDA/MCM41 in 10 consecutive sorption-desorption runs was a stable with only a minor drop in its sorption capacity.
Adsorption experiments for $H_2$, $CO_2$, CO, and their binary mixtures on zeolite 5A were performed by static volumetric method. Experimental data were obtained at temperatures of 293.15, 303.15 and 313.15 K and at pressures to 25 atm. The parameters obtained from single component adsorption isotherm. Multicomponent adsorption equilibria could be predicted and compared with experimental data. Langmuir isotherm, Langmuir-Freundlich isotherm and Dual-Site Langmuir isotherm be used to predict the experimental results for binary adsorption equilibria of $CO_2/CO$ and $H_2/CO_2$ on zeolite 5A. Dual-Site Langmuir isotherm showed the best agreement with the experimental results.
This review has shown the capability of MOFs and ZIFs materials to adsorb $CO_2$ under typical PSA temperatures and pressures. The usual operating conditions are adsorption temperatures of $15{\sim}40^{\circ}C$ and adsorption pressures of 4~6 bar based on numerous PSA processes which are widely employed in gases industry for adsorptive separation of $CO_2$. The extent of $CO_2$ adsorption on the microporous materials depends on the metal species and organic linkers existing in the frameworks. The pore size and the surface area, and the process variables are the key parameters to be associated with the efficiency of the adsorbents, particularly adsorption pressures if other variables are comparable each other. The MOFs and ZIFs materials require high pressures greater than 15 bar to yield significant $CO_2$ uptakes. They possess a $CO_2$ adsorption capacity which is very similar to or less than that of conventional benchmark adsorbents such as zeolites and activated carbons. Consequently, those materials have been much less cost-effective for adsorptive $CO_2$ separation to date because of very high production price and the absence of commercially-proven PSA processes using such new adsorbents.
Most of combustion processess used in industries require recovering or removing flue gas components. Recently a new MBA (moving bed adsorption) process for recovering $CO_2$ using zeolite 13X was developed. In this study, adsorption experiments for carbon dioxide, nitrogen, sulfur dioxide, and water vapor on zeolite 13X were carried out. Adsorption equilibrium and adsorption rate into solid particle were investigated. Langmuir, Toth, and Freundlich isotherm parameters were calculated from the experiment data at various temperatures. Experimental results were consistent with the theoretically predicted values. Also $CO_2$ adsorption amount was measured under the conditions with impurities such as $SO_2$ and $H_2O$. Binary adsorption data were well fitted to the extended Langmuir isotherm using parameters obtained from pure component experiment. However, $H_2O$ impurity less than, roughly, ${\sim}10^{-5}H_2O\;mol/g$ zeolite 13X enhanced slightly $CO_2$ adsorption. Spherical particle diffusion model well described experimentally measured adsorption rate. Diffusion coefficients and activation energies of $CO_2$, $SO_2$, $N_2$, $H_2O$ were obtained. Diffusion coefficients of $CO_2$ and $SO_2$ decreased with small amount of preadsorbed impurity. Parameter values from this study will be helpful to design of real commercial adsorption process.
Jeon, Da-Hee;Min, Byung-Gak;Oh, Jong Gab;Nah, Changwoon;Park, Soo-Jin
Carbon letters
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v.16
no.1
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pp.57-61
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2015
Carbon aerogel is a porous carbon material possessing high porosity and high specific surface area. Nitrogen doping reduced the specific surface area and micropores, but it furnished basic sites to improve the $CO_2$ selectivity. In this work, N-doped carbon aerogels were prepared with different ratios of resorcinol/melamine by using the sol-gel method. The morphological properties were characterized by scanning electron microscopy (SEM). Nitrogen content was studied by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and the specific surface area and micropore volume were analyzed by $N_2$ adsorption-desorption isotherms at 77 K. The $CO_2$ adsorption capacity was investigated by $CO_2$ adsorption-desorption isotherms at 298 K and 1 bar. Melamine containing N-doped CAs showed a high nitrogen content (5.54 wt.%). The prepared N-doped CAs exhibited a high $CO_2$ capture capacity of 118.77 mg/g (at resorcinol/melamine = 1:0.3). Therefore, we confirmed that the $CO_2$ adsorption capacity was strongly affected by the nitrogen moieties.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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