브레이크스루 분석기(BTA)

직접 공기 포집 공기 중 이산화탄소의 농도가 낮고 수분을 포함한 다른 불순물 때문에 포집이 어렵고 포집된 CO2 는 지하에 격리하거나 판매하거나 부가가치 화학 물질로 전환하여 탄소 배출을 상쇄할 수 있습니다.	CO2 흡수 발전, 화학 공장 및 정유소는 이산화탄소 배출의 중요한 포인트 배출원이며, 농도가 높을수록 직접 공기 포집과 비교할 때 다른 운영 조건이 필요한 경우가 많습니다.
올레핀/파라핀 분리기 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌과 같은 폴리머 생산에 사용되는 석유화학 산업의 핵심 부분으로, 이러한 분리 공정은 에너지 집약적이며 CO2 배출량을 증가시킵니다.	천연 가스 분리 천연 가스는 탄화수소와 기타 가스의 혼합물로, 산업 분야와 가정에서 난방 및 음식 준비를 위해 사용하기 전에 정제해야 합니다.
독성 가스 흡착 다공성 고체는 개인 보호용으로 사용되며 천연가스 또는 기타 공정 공급에서 이산화황, 황화수소, 이산화질소 등 독성 가스를 포집하기 위해 개발 중이기도 합니다.	수분 흡착 공기에서 물을 수확하는 것은 건조한 기후나 농업용수 사용량 증가로 인해 담수 공급이 제한되어 있는 세계 여러 지역에서 깨끗한 물을 확보하는 데 중요한 기술이 될 수 있습니다.

제올라이트 질소 흡착 선택성이 높은 제올라이트 5A, 13X 또는 LiX를 사용한 압력 스윙 흡착은 공기 분리 및 산소 생산에 상업적으로 사용됩니다.	SILICAS 아민 기능화 실리카는 효과적이고 선택성이 높은 흡착제로 CO2의 직접 공기 포집(DAC)에 사용됩니다.
다공성 멤브레인/모놀리스 다공성 멤브레인과 모노리스로 코팅된 제올라이트 또는 MOF는 일반적으로 분리 공정의 운영 효율성을 개선하는 데 사용됩니다.	활성탄 자동차 연료 시스템에서 발생하는 휘발성 유기 성분(VOC)은 활성탄으로 채워진 캐니스터로 포집되며, 이러한 VOC 배출을 최소화합니다.
다공성 알루미늄 알루미나 – 지원 이온성 액체는 천연 가스에서 CO2를 분리하는 데 잠재적으로 응용할 수 있는 효과적인 흡착제입니다.	금속-유기 프레임워크 MOF는 알칸 및 올레핀, 올레핀 및 알킨, DAC, CO2 및 CH4를 포함한 까다로운 상업용 애플리케이션에 효과적인 고선택성 흡착제입니다.

획기적인 흡착 이론

획기적인 분석은 흐름 조건에서 흡착제의 흡착 용량을 측정하는 강력한 기술입니다. 동적 획기적 흡착은 정적 흡착 측정에 비해 많은 이점을 제공합니다.

• • 다성분 흡착 데이터의 손쉬운 수집
  • 흡착제 선택성 결정
  • 프로세스 조건 복제

획기적인 분석을 수행할 때 시료 전처리는 압력 강하 및 질량 전달 제한을 방지하기 위한 분석 프로세스의 중요한 단계입니다. 압력 강하는 입자 사이의 간극 공간이 너무 작아 기체의 유속을 수용하지 못할 때 발생합니다. 물질의 기공 크기가 흡착제의 운동 직경과 유사할 때 질량 전달 제한이 발생합니다. 따라서 최상의 결과를 얻으려면 파티클의 크기를 적절하게 조정하는 것이 중요합니다.

다성분 증기 분석

마이크로메리틱스 BTA는 패킹된 컬럼을 통해 최대 2개의 증기 스트림을 동시에 흐를 수 있습니다. 온도 조절 환경 챔버는 분석 중에 이러한 증기 흐름의 응축을 방지하고 모든 기체와 증기가 기기 내에서 일정한 온도를 유지하도록 합니다. 증기 흐름은 버블러를 사용하여 생성되며, 버블러는 운반 기체가 선택한 증기로 포화 상태에 도달할 수 있도록 합니다. 아래 그림은 제올라이트 13X에서 수행한 다성분 에탄올/수분 돌파 측정값을 표시합니다.

획기적인 곡선 살펴보기

• • 1. 완전한 흡착

       흡착 기체는 완전히 흡착되어 돌파 컬럼의 출구에서 감지할 수 없습니다.

    2. 돌파구

       흡착 기체는 먼저 돌파 컬럼의 출구에서 감지됩니다. 가스는 계속 흡착되지만, 흡착제는 더 이상 돌파 컬럼으로 유입되는 가스 전체를 흡착할 수 없습니다.

    3. 포화 상태

       흡착제가 포화 상태에 도달하여 더 이상 흡착 가스를 흡착할 수 없으므로 컬럼을 자유롭게 통과할 수 있습니다.

 

 

이산화탄소 흡착

단일 성분 이산화탄소 획기적 흡착 실험은 제올라이트 13X 및 5A와 금속-유기 프레임워크 MIL-53(Al) 및 Fe-BTC를 대상으로 수행했습니다. 모든 물질은 30°C에서 10ccm의 질소와 10ccm의 이산화탄소로 구성된 등전성 기체 흐름을 흐르게 하면서 분석했습니다. 또한 획기적인 실험의 시작을 식별하기 위해 추적 가스로서 1 sccm의 헬륨 스트림을 공급 가스 스트림에 혼합했습니다. 네 가지 머티리얼의 돌파 곡선은 아래 질량 정규화 축에 표시되어 있습니다. 흡착된 CO₂의 총량은 추세를 따릅니다: 분자 체 5A > 제올라이트 13X >d Fe-BTC > MIL-53(Al). 아래 표는 총 흡착된 양을 mmol/g 단위로 표시한 것입니다.

 

자료	흡착된 이산화탄소(mmol/g)
ZEOLITE 13X	2.94
분자 체 5A	3.52
MIL-53(AI)	1.23
FE-BTC	2.30

고압 흡착

제올라이트 13X는 촉매 및 흡착 분야에서 광범위하게 연구되어 왔습니다. 이 연구에서는 이산화탄소 흡착을 위한 흡착제로 제올라이트 13X를 사용하여 1~10bar 압력에서 획기적인 곡선을 수집했습니다. 이 측정값은 10 sccm의 질소 및 10 sccm의 이산화탄소 등전 유량을 사용하여 수집되었습니다. 획기적인 실험의 시작을 결정하기 위해 추적 기체로 1 sccm의 헬륨 스트림을 사용했습니다. 모든 측정값은 30°C의 분석 온도에서 수집되었습니다. 각 측정 사이에 제올라이트 13X 샘플을 밤새 재가동하여 이산화탄소를 완전히 탈착했습니다. 그림은 압력이 증가함에 따라 연속적인 실험에서 돌파 시간이 일관되게 증가하는 것을 보여줍니다.

 

이산화탄소 돌파 측정 후 돌파 방정식을 풀어서 각 곡선에 대한 평형 흡착량을 계산했습니다. 다음으로 총 압력 1, 2, 3, 5, 7, 10bar에서 흡착된 이산화탄소의 양을 표시하는 등온선을 만들었습니다. 10bar에서 제올라이트 13X는 약 15mmol/g의 이산화탄소를 흡착했습니다. 획기적인 기술을 통해 수집된 등온 데이터는 정적 흡착 측정과 직접적인 상관관계는 없지만, 공정 관련 조건에서 흡착제를 평가할 수 있는 정보를 제공할 수 있습니다.