A hybrid absorption-adsorption method to efficiently capture carbon.
A hybrid absorption-adsorption method to efficiently capture carbon.
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DOI：
10.1038/ncomms6147
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发表时间：
2014-10-09
影响因子：
16.6
通讯作者：
Wang, Wenchuan
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Liu, Huang;Liu, Bei;Lin, Li-Chiang;Chen, Guangjin;Wu, Yuqing;Wang, Jin;Gao, Xueteng;Lv, Yining;Pan, Yong;Zhang, Xiaoxin;Zhang, Xianren;Yang, Lanying;Sun, Changyu;Smit, Berend;Wang, Wenchuan
在许多与能源有关的过程中，去除二氧化碳是必不可少的步骤。在这里，我们报告了一种新的浆液概念，结合了金属有机框架，离子液体，胺和膜的特定优势，通过悬浮在2-甲基咪唑乙二醇溶液中的沸石咪唑框架-8。我们表明，与传统技术相比，这种方法可能提供一种更有效的捕获二氧化碳的技术。在1 bar条件下，浆液对二氧化碳的吸附量达到1.25 mol l−1，对二氧化碳/氢、二氧化碳/氮和二氧化碳/甲烷的选择性分别达到951,394和144。我们通过突破性的实验证明，在常压/常温下，浆料可以有效地去除气体混合物中的二氧化碳。最重要的是，吸附焓仅为- 29 kJ mol - 1，表明吸附剂再生所需的能量显著减少。此外，从技术的角度来看，与固体吸附剂不同，浆料可以流动并被泵送。这允许我们使用热集成的连续分离过程。二氧化碳捕获的常见方法包括在胺溶液中吸收或在多孔材料中吸附。在这里，作者将这两种策略结合起来，并报道了在具有两种技术优点的2-甲基咪唑金属有机框架浆中捕获二氧化碳的方法。
Removal of carbon dioxide is an essential step in many energy-related processes. Here we report a novel slurry concept that combines specific advantages of metal-organic frameworks, ion liquids, amines and membranes by suspending zeolitic imidazolate framework-8 in glycol-2-methylimidazole solution. We show that this approach may give a more efficient technology to capture carbon dioxide compared to conventional technologies. The carbon dioxide sorption capacity of our slurry reaches 1.25 mol l−1 at 1 bar and the selectivity of carbon dioxide/hydrogen, carbon dioxide/nitrogen and carbon dioxide/methane achieves 951, 394 and 144, respectively. We demonstrate that the slurry can efficiently remove carbon dioxide from gas mixtures at normal pressure/temperature through breakthrough experiments. Most importantly, the sorption enthalpy is only −29 kJ mol−1, indicating that significantly less energy is required for sorbent regeneration. In addition, from a technological point of view, unlike solid adsorbents slurries can flow and be pumped. This allows us to use a continuous separation process with heat integration. Common approaches for carbon dioxide capture include absorption in amine solutions or adsorption in porous materials. Here, the authors combine these two strategies and report carbon dioxide capture in a slurry of metal-organic frameworks in glycol-2-methylimidazole, which has advantages of both techniques.
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