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Desorption of CO2 from amine solutions at low temperature using difference of adsorption rate and desorption rate for CO2 under ultrasound irradiation

利用超声波照射下CO2吸附率和解吸率的差异，低温从胺溶液中解吸CO2

基本信息

批准号：
22K04997
负责人：
大川浩一
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Akita University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04997/
关键词：
二酸化炭素脱離超音波アミン CCS アミン溶液

项目摘要

本研究は二酸化炭素(CO2)を吸収したアミン水溶液に超音波を照射することで、低温にてCO2を脱離させることを目的とした研究である。超音波によるCO2の脱離は、無機炭素イオンの中で、溶存二酸化炭素(CO2(aq))に対して効果的であり、CO2(aq)を速やかに気体の二酸化炭素(CO2(g))に変化させ溶液外へ放出する。そのため、吸収したCO2をCO2(aq)として存在させることが重要になる。そこで、カルバメートイオンを形成せずに、無機炭素イオンの状態でCO2を吸収することができる第三級アミン水溶液との組み合わせを検討した。無機炭素イオンの形態はpHによって変化するため、酸解離定数(pKa)に注目して、いくつかの第三級アミンを選択した。トリエタノールアミン(TEA)はpKaが7.85であり、この5.0Mの水溶液 (200mL)に対して高純度CO2を圧入(0.1, 0.3, 0.5MPa, 17h, 20-25℃)した後、超音波照射 (28kHz, 200W)もしくは撹拌 (1500rpm)を20℃で30分行いCO2脱離率を比較した。超音波と撹拌を用いたCO2脱離率は、それぞれ、0.1MPaで15.3%と2.1%, 0.3MPaで40.6%と2.2%, 0.5MPaで54.4%と21.7%であった。圧入時の圧力が高いほど、脱離率が高い値となったが、これは圧入後の溶液のpHが低下し、CO2(aq)の形態が増えたと考えられる。これら結果から、超音波の利用はCO2脱離に効果があることがわかった。次に5.0MのTEA水溶液(100mL)にCO2を大気圧下で流入(100mL/min)しながら超音波を6時間照射した。その結果吸収量は31.5g/Lであり、超音波を使用しない場合は40.2g/Lとなった。TEAがCO2を吸収する際に超音波を照射しても、吸収速度は上がらないことがわかった。

This study aims to study the absorption of carbon dioxide (CO2) in aqueous solution by ultrasonic irradiation at low temperature. Ultrasonic wave can release CO2 from solution, inorganic carbon, dissolved carbon dioxide (CO2(aq)), CO2(aq) from solution, and CO2(g) from solution. CO2 (aq) and CO2(aq) are important. The formation of carbon dioxide, the state of carbon dioxide, the absorption of CO2, the formation of carbon dioxide, the formation of carbon dioxide. Inorganic carbon species change pH, acid dissociation constant (pKa), and third order change. When the pKa of TEA is 7.85, the CO2 removal rate of 5.0M aqueous solution (200mL) is compared with that of high purity CO2 under pressure (0.1, 0.3, 0.5MPa, 17h, 20-25℃), ultrasonic irradiation (28kHz, 200W) and stirring (1500rpm) at 20℃ for 30 minutes. The CO2 removal rate of ultrasonic agitation is 15.3% to 2.1%, 0.3MPa to 40.6% to 2.2%, 0.5MPa to 54.4% to 21.7%. When pressure is applied, the pressure is high, the separation rate is high, the pH of the solution after pressure is low, and the form of CO2(aq) is high. The result of ultrasonic wave is CO2 separation. Next, 5.0M TEA aqueous solution (100mL) was injected with CO2 under high pressure (100mL/min) and irradiated with ultrasound for 6 hours. The absorption capacity is 31.5g/L, and the ultrasonic wave is 40.2g/L. TEA CO2 absorption during ultrasonic irradiation, absorption speed is not high