改質中孔徑矽基吸附材的方法及吸附二氧化碳的方法

2024-02-06 15:21:15 1

專利名稱：改質中孔徑矽基吸附材的方法及吸附二氧化碳的方法
技術領域：
本發明是關於一種改質中孔徑矽基吸附材的方法，還包括以該吸附材吸附二氧化碳。
背景技術：
近年來，全球環境變遷及能源耗竭等問題，受到各國政府及環保團體嚴重關切。由 於工業大規模的發展，致使石化產品被大量使用，而全球能源的供給結構中約有五分之四 來自化石燃料(fossil fuel)，其中，工業與能源產業所使用的化石燃料最多，排放的0)2亦最多。溫室效應造成全球暖化，嚴重影響全球環境並危害動植物生態，若無法有效管制 及抑制溫室效應氣體的產生，將對人類的生存造成嚴重的威脅。因此，國際間積極針對溫室 效應氣體產生的成因進行探討，並對溫室效應氣體的排放，進行全球性管制及減量協議。根 據聯合國全球氣候變遷組織所界定的溫室效應氣體，包括C02、CH4, CFCS和N2O等四種，其 對溫室效應的貢獻率分別佔66、15、9和3%，其中，又以CO2的影響為最大，而其它溫室氣體 合佔7%左右。因此如何更有效降低及處理排放的CO2氣體是全球未來的當務之急。除了減少化石燃料的能源耗損，以防止溫室效應持續惡化外，對於固定汙染源持 續排放的CO2捕獲與封存，是目前各國政府積極從事的研究工作。依據國外經驗，現階段最 可行的CO2捕獲技術，即採用有機胺水溶液(如MEA，DEA，MDEA等)作為吸收劑的化學吸收 法，但其缺點是(1)反應生成的carbamates容易造成腐蝕，需添加抑制劑；(2)再生程序耗能高；以及(3)黏稠及起泡等問題。為改善現行CO2捕獲技術的缺點，近年來，利用化學吸附法回收或濃縮廢氣中CO2 的研究逐漸受到重視。化學吸附法為利用高比表面積吸附劑(如沸石或活性碳)經含胺官 能基表面處理進行CO2吸附，且使用過吸附劑可用溫和方式進行脫附循環再生使用。影響化 學吸附參數有吸附劑、處理溶劑和系統操作溫度，由於吸附劑的快速發展，使得吸附選擇性 更好、熱穩定性更佳且吸附量更多的吸附劑問世，促使化學吸附程序成為熱門的研究主題。在 Micropor. Mesopor. Mater.，62，29-45，2003 中，Xu 以聚乙烯亞胺 (polyethylenimine，簡稱PEI，)含浸MCM-41。PEI是一種立體分支結構聚合物，含有多個胺 基。當含浸超過30%以上的PEI，能有效與MCM-41產生協同效應，增加對CO2的吸附量。含 浸50% PEI具有最高的吸附量，但含浸75% PEI時，PEI會批覆在分子篩的外部，而減少協 同的效應。在348K(75°C )，使用MCM-41-PEI-50，通入純的CO2,得到的CO2吸附量為112mg/ go通入8% CO2,則CO2吸附量為90. 4mg/g。在 Ind. Eng. Chem. Res.，42，2427-2433，2003 中，Huang and Yang 製備兩種高比 表面積的矽基材MCM-48(比表面積1389m2/g)及矽凝膠(silicaxerogel，比表面積816m2/ g)，再使用化學接枝法(grafting)，於70°C下經18小時的含浸時間，將胺基丙基三乙氧基矽烷(aminopropyltriethoxysilane)分別化學接枝至吸附材上。上述矽烷的植入量分別 為2. 3mmol/g(MCM-48)及1. 7mmol/g(矽凝膠)。接著在操作溫度25°C下通入乾燥的5% C02/N2氣體，amino-MCM-48對CO2的吸附量為50mg/g ；而amino-xerogel對CO2的吸附量為 20mg/g。當含有水汽時，吸附量增為2倍。在Energy & Fuels，17，468-47 3，2003 中，Chang 使用化學接枝法將 Y -胺基丙 基三乙氧基矽烷(Y -aminopropyl triethoxysilane,簡稱APTS)接枝至SBA-15 (孔徑為 21nm,比表面積200-230m2/g)的表面上。在常溫下通入4% C02/He及23. 4mmHg水蒸氣，其 CO2吸附量為9-18mg/g。在Ing. Eng. Chem. Res.，44，3702-3708，2005 中，Khatri 以化學接枝法將二胺 (diamine)化學接枝至SBA-15上。在25°C下通入10% CO2Afe及4%水蒸汽(其蒸汽壓為 30mmHg)，其 CO2 吸附量為 44mg/g。在Ing. Eng. Chem. Res.，44，3099-3105，2005 中，Zheng 使用化學 接枝法將N-[3-(三甲氧基矽烷)丙基]_乙二胺(N-[3-(trimeth0XySily) propyl]-ethylenediamine,簡稱EDA)接枝至SBA-15上。上述矽烷基的密度為 2. 3EDA-ligands/nm2。在 25°C及 1 大氣壓下，通入 15% CO2 (in N2)，其 CO2 吸附量為 20mg/ go在22°C及1大氣壓下，通入純CO2，其CO2吸附量提升至86mg/g。在2%水汽下，不影響 吸附材對CO2的吸附能力。在 Micropor. Mesopor. Mater. ,84,357-365，2005.中，Hiyoshi 比較含有不同胺基 數量的矽烷(如具有一個胺基的APTS、具有兩個胺基的EDA、及具有三個胺基的TA)分別 化學接枝至SBA-15上進行實驗。以化學接枝法將胺基接枝至SBA-15，在333K(60°C )及 15% CO2的情況下，TA/SBA(III)對不含水汽的CO2吸附量為69. 5mg/g，對含水汽的的CO2 吸附量提升至79. 2mg/g。另以含浸法於SBA-15基質中加入一元胺三乙氧矽烷(monoamine triethoxysilane)，發現不含水汽時的吸附容量很低。但在15% C02U2% H2O條件下，對 CO2的吸附量雖然提高(102mg/g)，但吸附速率卻很慢。在J. Phys. Chem. B，109，6287-6293，2005中，Kim使用不同類型的胺類接枝至 MCM-48，並以純CO2 (Pc02為Iatm)於25°C下進行測試(1) APTS-MCM-48 (單體，monomeric)吸附量為 35. 2mg/g,其胺基比例(Amino group content，簡稱AGC)為2. 45mmol/g，具有最大的吸附量及速率。(2) PyrPS-MCM-48 (立體障礙結構三級胺，monomeric，hindered)吸附量為 13. 2mg/g(AGC 1. 48mmol/g)，比APTS低的原因應為立體障礙限制了與CO2的反應。(3)p-APS-MCM-48(聚合物但沒立體障礙，polymeric，unhindered)吸附量為 4. 4mg/g(AGC 3. 99mmol/g)。雖然表面含有較多量的胺基，但接枝前p_APS有經過部份水解 及縮合程序。此外，接枝後孔洞幾乎被填滿，造成質傳的限制，反而使吸附量變少。(4)PEI-MCM_48(聚合物且具有立體障礙，polymeric，hindered)吸附量為 17. 6mg/g(AGC 5. 20mmol/g)。雖表面含有較多量的胺基，但由於PEI-MCM-48接枝後的孔洞 結構發生明顯改變，表面積與孔徑降低，亦造成擴散的限制。在Acta Phys. Chim. Sin.，23，801-806，2007 中，Zhao 利用化學接枝法改質吸附 材。在25°C UOlkPa (Ibar)、純CO2進行吸附量的比較(1)MCM-41 29. 5mg/g ；
(2)APTS-MCM-41 :51mg/g ；(3)AEAPMDS-MCM-41 :96· 8mg/g ；(4) SBA-15 :26· Omg/g ；(5)APTS-SBA-15 :42· 2mg/g ；及
(6)AEAPMDS-SBA-15 :55· 9mg/g。在Ing. Eng. Chem. Res.，46，446-458，2007 中，Sayari 使用溼式化學接枝法 (water-aided grafting)製備TRI-PE-MCM-41，發現添加的水量會影響TRI的植入量。當 添加水量為0.3c. c H20/g SiO2及851時所接枝的TRI最多。在25°C、1. Oatm、乾燥的5% C02/N2，其CO2吸附量為117mg/g，比乾式植入法高(68mg/g)。若以含水汽的5% C02/N2進行 測試，其CO2吸附量為129mg/g，增加10%的CO2吸附量。在J. Non-Cryst. Solids，242，69-80，1998 中，Song 比較含浸 50wt. % PEI 於各 類矽基中孔材質如MCM-41、MCM-48、SBA-15, SBA-16、及KIT-16。在孔洞大小的比較上， KIT-6 (6nm) > SBA-15 > SBA-16 > MCM-48 > MCM-41 (2. 8nm)。Song 認為載體的孔徑是 控制吸附動力的重要因素。上述各類矽基中孔材質含浸PEI後，各類矽基的中孔載體結 構仍不變，不過，XRD的強度變小，證明PEI確實有成功批覆於孔洞表面。接著於75°C通 入純CO2 (99. 999% )，含浸等量的各類矽基載體其CO2的吸附容量比較如下KIT_6_PEI 50(135mg/g) > SBA-16-PEI 50(129mg/g) > SBA-15-PEI 50(127mg/g) > MCM-48-PEI 50(119mg/g) > MCM-41-PEI 50(lllmg/g) >純 PEI (79mg/g)。Song 認為載體的孔徑是控 制吸附動力的重要因素，隨中孔徑增加，會有更多的PEI引入內部孔洞。此外，含浸PEI後 若仍存有部份的小空隙，將使CO2氣體與PEI的接觸更有效率。上述所有基材的吸/脫附 CO2 回收率> 99%。在 75°C純 CO2 下(99. 999% )，KIT_6_PEI 50 的 CO2 吸附量為 135mg/g。 若將CO2的通入濃度降為5%，KIT-6-PEI 50的CO2吸附量為86mg/g。取KIT-6-PEI 50於 75°C、經900分鐘的三次吸脫附過程(每次吸脫附周期為300分鐘)，CO2的吸附容量並無 明顯改變，確認此材質的再現性及穩定性。上述公知方法的比較如表1所示表 1 由上述可知，如何進一步找出更佳的吸附材以具有更高的二氧化碳吸附量，仍是 本領域亟待突破的目標。

發明內容
本發明的目的在於提供一種改質中孔徑矽基吸附材的方法及吸附二氧化碳的方法。為實現上述目的，本發明提供的改質中孔徑矽基吸附材的方法，包括以噴霧氣膠 法形成中孔徑矽基吸附材；以及以改質劑對中孔徑矽基吸附材進行改良型含浸步驟，使改 質劑形成於中孔徑吸附材的表面，形成改質中孔徑矽基吸附材；其中改良型含浸步驟的溫 度介於100至150°C之間，時間介於10至15小時間。本發明提供的吸附二氧化碳的方法，包括以上述的改質中孔徑矽基吸附材的方 法，形成改質中孔徑矽基吸附材；將改質中孔徑吸附材置於煙道中；以及以改質的中孔徑 矽基吸附材吸附煙道中的二氧化碳。


圖1是本發明一實施例中，製備中孔徑矽基吸附材的設備；圖2是本發明一實施例中，進行吸脫附實驗的設備；圖3a及圖3b是本發明一實施例中，改質前後的中孔徑矽基吸附材的電子顯微鏡 (TEM)影像；圖4是本發明一實施例中，改質前後的中孔徑矽基吸附材於不同溫度下對15% CO2的吸附量比較圖；圖5是本發明一實施例中，改質前後的中孔徑矽基吸附材於60°C下對不同濃度的 CO2的吸附量比較圖；圖6a及圖6b是本發明一實施例中，改質前後的中孔徑矽基吸附材；圖7是本發明一實施例中，改質前後的中孔徑矽基吸附材於60°C及不同含水率下 對15% CO2的吸附量比較圖；圖8是本發明一實施例中，改質後的中孔徑矽基吸附材經多次反覆的吸脫附後對 15% CO2的吸附量；以及圖9是本發明一實施例中，改質後的中孔徑矽基吸附材經多次反覆的吸脫附後對 15% CO2的吸脫附回復率。附圖中主要組件符號說明
10 溶液槽；12 第一段加熱區；14 第二段加熱區；16 高效濾紙；21 空壓設備；
23 泵；25 過濾系統；27A、27B 質量控制器；29 混合瓶；31 吸附管柱；33 玻璃濾板；35 熱導氣相層析儀；37 恆溫箱。
具體實施例方式如圖1所示，以氣膠法設備製備中孔徑矽基吸附材，其為具有高比表面積，規則中 孔洞架構的矽氧化合物作為吸附材擔體(mesoporous silica particles，簡稱MSPs)。首 先，取1摩爾份的四乙氧基矽烷(tetraethoxysilane，TEOS)、0. 06至0. 26摩爾份的十六烷 基三甲基溴化銨(cetyltrimethylammonium bromide, CTAB)、10 摩爾份的乙醇(Ethanol, EtOH)、40摩爾份的去離子水(Di-water，H2O)、及0. 008摩爾份的氯化氫(Hydrochloric Acid,HCl)置於燒杯中，並以磁石攪拌60分鐘，以利反應物形成均質溶液。接著，將上述均 勻混合的溶液置入設備中的溶液槽10並以超音波噴霧器將上述溶液霧化，以高壓乾燥空 氣帶入兩段加熱區。第一段加熱區12的溫度介於100°C至200°C之間，用以將霧氣中的溶 劑蒸發，形成吸附材微粒。第二段加熱區14的溫度介於500°C至600°C之間，用以鍛燒、縮 合、以及密實化吸附材微粒。接著在100°C至200°C下以高效濾紙16過濾收集中孔徑矽基 吸附材，以避免水氣凝結。最後，在500°C至600°C下額外鍛燒收集的中孔徑矽基吸附材以 減少有機結構誘導的模板效應。經上述噴霧氣膠法製備的中孔徑矽基吸材其孔洞結構呈六角排列方式，於三維方 向規則排列，整個外型呈現球狀，且比表面積可達l，000m2/g以上。接著，本發明以改質劑化學改質上述的中孔徑矽基吸材，使改質劑形成於吸 附材表面，以利吸附C02。吸附劑可含有一或多個胺基，如3-胺基丙基三乙氧基矽烷 (3-aminopropyltriethoxysilane，簡稱 APTS)、EDA、聚乙烯亞胺(polyethylenimine，簡稱 PEI)、四乙烯戊胺(Tetraethylen印entamine，簡稱TEPA)或二乙烯三胺基丙基三甲氧基矽 燒(3-[2-(2-aminoethyl_amino) ethylamino]-propyltrimethoxysilane，簡禾爾 TRI)。化學 改質方法可為含浸法或化學接枝法，以含浸法為例，先將中孔徑矽基吸附材分散於改質劑 EDA的甲苯溶液中混合攪拌，以密閉回流加熱法將溶液加熱至沸騰維持4小時。待冷卻後以 濾膜過濾，將濾紙上改質的中孔徑吸附材置於烘箱中乾燥，再於氮氣下以高溫爐加熱，最後 取出吸附材即本發明用以吸附二氧化碳的吸附材。而本方法所採用噴霧氣膠法製備的MSPs具有以下特性，對於CO2吸附能力明顯優於其它吸附材，其優點大致可歸納為下列幾點1、選擇性吸附的特性由原料的配比、操作條件的改變，可調整吸附材的孔徑大 小，達到特定的均一孔徑，改變其對不同濃度、溫度、或溼度等參數的CO2的選擇性吸附能 力。2、具備高比表面積及均一中孔徑結構分布特性。 3、減少水氣影響的特性本發明的吸附材較具疏水性，故不易受水氣影響而降低 吸附效能。4、可反覆吸脫附再利用，對CO2的吸附能力回復率達90%以上。由於上述優點，可進一步將上述改質後的中孔徑吸附材置於煙道中以吸附煙道中 的二氧化碳。上述煙道可為焚化爐、水泥窯、電弧爐、燃煤發電鍋爐、或汽電共生鍋爐。在本 發明一實施例中，煙道中二氧化碳的起始濃度介於0. 1 %至75 %之間，溫度介於20至150°C 之間，含水率介於0至17. 4%之間(相對溼度介於0至100%之間)。在上述條件下，改質 後的中孔徑矽基吸附材所吸附的二氧化碳量介於35至200mg/g之間。為使本領域技術人員更清楚本發明的特徵，特舉例於下述的實施例。實施例一(比表面積與平均孔徑測定(BET))本發明製備的MSPs比表面積、微孔表面積、總孔體積、微孔體積及孔徑分布，使用 Beckman Coulter SA3100Plus型比表面積儀進行測定，所有數據均經由77K N2等溫吸附曲 線求得(771(為N2(I)於Iatm下的沸點)，樣品於進行測定前均於10-2(^切1^真空，1501 下進行1. 5小時脫附以去除吸附於樣品表面的水蒸氣與有機物質，之後於10_5至Iatm下進 行N2等溫吸附實驗，比表面積計算根據ASTM D4820-96a所建議的BET (Brunauer，Emmett, and Teller)方程式；微孔表面積與微孔體積計算根據Lippens等人(1964)所建議的 t-plot法獲得，其所根據的方程式為t (統計厚度)=[13. 99/ (0. 034-log (p/po)) ]5 (又 稱為Jura-Harkins equation)，統計厚度應用於線性回歸的範圍為4. 5至8. 0 A，其餘孔徑 大於2nm孔表面與孔體積均以總孔數值減去微孔數值求得，微孔孔徑分布則使用3-D模式 求得，非微孔孔徑分布則使用BJH(Barret，Joyner, and Halenda)模式求得。實施例二(孔洞排列結構分析(XRD))改質前及改質後的中孔徑矽基吸附材的孔洞排列結構，利用X光繞射儀(powder x-ray diffraction, XRD, Rigaku D/MAX-B)進行分析，XRD儀器操作分析條件為(1)分析 靶材銅靶、(2)XRD電壓30kV、(3)XRD電流:20mA、及(4)掃瞄速度4. OOdeg/分鐘。實施例三(中孔徑吸附材表面觀察與孔洞結構(TEM))採用高解析度場發射槍穿透式電子顯微鏡附加能量散布分析儀(fieldemission gun transmission micro-scope and rnergy dispersive X-rayspectrometer, FEG-TEM&EDS, JEOL, JEM-2010，Japan)進行 MSPs 中孔洞觀察。實施例四(MSPs製備程序)以氣膠法設備製備中孔徑矽基吸附材，其為具有高比表面積，規則中孔 洞架構的矽氧化合物作為吸附材擔體(MSPs，mesoporous silicaparticles)，其 組成摩爾比為四乙氧基矽烷(tetraethoxysilane，TE0S)十六烷基三甲基溴化 銀(cetyltrimethylammonium bromide, CTAB)乙酉享(Ethanol, EtOH) ^ ^ ^ /K (Di-water, H2O)氯化氫(Hydrochloric Acid, HCl) = 1 X 10 40 0.008 ；依據各藥品的摩爾比例取其所需量至於燒杯中，並以磁石攪拌60分鐘，以利反應物形成均質溶 液，以利氣膠的形成。本發明選定試驗的界面活性劑CTAB的摩爾比為0. 06 0. 26。實施例五(MSPs改質程序)利用不同種類胺基矽化/非矽化藥劑進行MSP表面處理，包含N-[3_(三甲氧基 矽烷)丙基]_ 乙二胺(N-[3-(trimethoxysilyl)propyl]ethylenediamine,簡稱 EDA)、 3-胺基丙基三乙氧基矽烷(3-aminopropyl-trimethoxysilane，簡稱APTS)、聚乙烯亞胺 (polyethyleneimine，簡稱 PEI)、四乙烯戊胺(Tetraethylen印entamine，簡稱 TEPA)、或二 乙烯三胺基丙基三甲氧基矽烷進行MSP表面處理程序，評估對CO2吸附的最佳條件及效能。1、傳統溼式含浸(wet impregnation) 先將MSP前處理，於高溫爐乾燥120°C持續1小時，趕出水分與吸附雜質。秤取所 需重量的胺基非矽化藥劑(TEPA、PEI)並溶於25ml的乙醇(95% )內，持續於室溫中攪拌 半小時。再加入0. 5g的MSP，以回流方式持續在室溫中攪拌2小時後，將溶液於80°C下加 熱揮發趕出溶劑，再以100°C烘乾1小時。2、改良型含浸先將MSP前處理，於高溫爐內乾燥120°C持續1小時，趕出水分與吸附雜質。秤取 0. 5g的MSP與IOOml的甲苯混合，攪拌半小時，再將2. 5g胺基矽化藥劑(APTS、EDA)加入 混合溶液內。持續地以回流方式在110°C加熱溫度下攪拌12小時。待冷卻後，將混合溶液 進行抽濾，並以甲苯與丙酮衝洗，最後以100°C烘乾1小時。改良傳統溼式含浸程序，在合成程序中提高反應溫度至100至150°C並延長反應 回流時間(10至15小時)來加速並提升鍵結的生成與數量；除此的外，傳統溼式含浸程序 的使用，會使得過多的含胺基改質劑分子以獨立分子樣式存在中孔洞間隙中，導致原有已 成功嫁接於表面的胺基被掩蓋，甚至於整個孔洞被阻塞，對於此部分的解決方式，則可採用 抽濾並以溶劑洗滌的方式，將過多的含胺基獨立改質劑分子洗去。實施例六(管柱吸附實驗)本發明以圖2所示的管柱吸附設備測定吸附材對CO2的吸附量。先由空壓設備21 提供空氣由泵23抽出，經過濾系統25去除多餘的水氣和雜質後，由兩臺質量控制器27A及 27B(mass flow controller, MKS instrumentlnc.，MA, USA)分別控制空氣和 CO2 流量，並 同時進入混合瓶29混合均勻，經混合的氣體濃度皆調控在變動小於0. 2%，總氣體流量控 制約為0. 08士0. 005公升/分鐘(liter per minute，簡稱lpm)，隨的流入吸附管柱31中。吸附管柱31為內徑1. 5cm，總長30cm的玻璃管柱，在上下出入口各有3cm的空間 供氣體穩流，管柱中間並有玻璃濾板33以承載吸附材。吸附管柱內填充1+0. 02g的吸附材。 氣流直接流經實驗管柱於吸附區進行吸附反應，最後由出流口接至熱導氣相層析儀35 (gas chromatograph with thermal conductivity detector,GC/TCD) ^& 。 M.i殳 施皆放置於恆溫箱37以控制吸附區的溫度。實施例7 (改質前後的MSPs的性質比較)1、MSPs 及 MSPs (EDA)孔洞結構圖3a及圖3b分別為改質前的MSPs及經EDA改質後的MSPs的TEM影像。由圖3a 可清楚顯示MSPs具有排列相當整齊的孔洞，經由標尺推估其孔洞的孔徑大小約為3nm，為 一中孔洞尺寸。孔洞結構是以六角排列，整體外型呈現球狀。圖3b為EDA改質後的MSPs，可發現孔洞仍明顯可見，但亦可發現孔洞表面具有薄膜覆蓋的現象，其原因推測EDA接著 於MSPs表面。 2、MSPs及MSPs (EDA)的比表面積及孔洞分布分析改質前後的MSPs的比表面積及孔洞分布如表2所示，經EDA處理過後比表面積、 孔洞體積分別由1129m2/g降至345m2/g、0. 765cm7g減少為0. 155cm7g，而平均孔徑則有些 微提升由2. 42nm增加為2. 56nm。比表面積與孔洞體積的減少，推測其原因可能為吸附劑所 產生的官能基佔據吸附劑孔洞的位置，造成比表面積和孔洞體積的減少。表 2 3、CO2吸附量測試結果(1)如圖4所示，在不同操作溫度的吸附實驗中，發現CO2的平衡吸附量在MSPs改 質前後皆於60°C時具有最佳的吸附效果。此溫度範圍符合煙道氣除硫系統後端廢氣條件 (溫度< 100°C、C02 N 15% ),且此處無SOx及NOx的競爭吸附影響，適合MSPs的吸附條件。(2)如圖5所示，經EDA改質過的MSPs，在CO2進流濃度15%，溫度60°C，相對溼度 O %操作條件下，MSPs經由EDA表面處理後，吸附容量由處理前的28. 7mg/g提升為42. 9mg/ g，與習知技藝相較本發明以EDA改質MSPs能有效提升吸附CO2能力。(3)由等溫吸附曲線可知，隨著CO2濃度的增加，吸附量亦隨之增加，且具有良好的 線性關係。在0)2濃度50%時MSPs於60°C下的吸附量為78.9mg/g。經EDA改質後的MSPs 其吸附量提升為102mg/g，如圖6a及圖6b所示。(4)如圖7所示，在不同溼度下，經EDA改質的MSPs，於含水率0-17. 4%範圍內的 CO2吸附量比未改質前高，且含水率在7%前明顯增加對CO2的吸附量，由42. 9mg/g提升至 60. 33mg/g,證明MSPs (EDA)其CO2吸附量不受溼度影響，未來MSPs (EDA)在實廠應用時，不 需考慮溼度因子，可減少操作步驟。(5)如圖8及圖9所示，經過20次反覆吸脫附循環再生實驗後，MSPs (EDA)對CO2 的吸附能力回復率可達90%以上。吸附條件為C02 = 15%,T = 60°C，溼度=0%;脫附條 件為空氣，T = 120°C，溼度=0%，吸脫附時間30分鐘/cycle。
權利要求
一種改質中孔徑矽基吸附材的方法，包括以噴霧氣膠法形成一中孔徑矽基吸附材；以及以一改質劑對該中孔徑矽基吸附材進行一改良型含浸步驟，使該改質劑形成於該中孔徑吸附材的表面，形成一改質中孔徑矽基吸附材；其中該改良型含浸步驟的溫度介於100至150℃之間，時間介於10至15小時間。
2.如權利要求1所述的改質中孔徑矽基吸附材的方法，其中，該改質劑包括N-[3-(三 甲氧基矽烷)丙基]-乙二胺、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、聚乙烯亞胺、四乙烯戊胺或二乙烯 三胺基丙基三甲氧基矽烷。
3.一種吸附二氧化碳的方法，包括以權利要求1所述的改質中孔徑矽基吸附材的方法，形成該改質中孔徑矽基吸附材；將該改質中孔徑吸附材置於一煙道中；以及以該改質的中孔徑矽基吸附材吸附該煙道中的二氧化碳。
4.如權利要求3所述的吸附二氧化碳的方法，其中，該煙道包括焚化爐、水泥窯、電弧 爐、燃煤發電鍋爐或汽電共生鍋爐。
5.如權利要求3所述的吸附二氧化碳的方法，其中，該煙道中二氧化碳的起始濃度介 於0. 至75%之間。
6.如權利要求3所述的吸附二氧化碳的方法，其中，該煙道的溫度介於20至150°C之 間，相對溼度介於0至100%條件下的含水率介於0-17. 4%之間。
7.如權利要求3所述的吸附二氧化碳的方法，其中，該改質的中孔徑矽基吸附材所吸 附的二氧化碳量介於35至200mg/g之間。
全文摘要
本發明將改質劑形成於氣膠法製備的中孔徑矽基吸附材上，並選擇不同參數如溫度及/或含水率測量其對二氧化碳吸附量的影響。實驗結果發現，經EDA改質處理後的中孔徑矽基吸附材對CO2吸附量提升，且於含水率0-17.4％範圍內，對CO2吸附量無明顯改變。與其它易受水氣影響的吸附材相比，本發明製備的改質中孔徑矽基吸附材更具應用潛力。
文檔編號B01J20/28GK101862643SQ20091013209
公開日2010年10月20日 申請日期2009年4月17日 優先權日2009年4月17日
發明者盧重興, 李秀霞, 柳萬霞, 王厚傳, 白曛綾, 陳旺, 黃志峰, 黃欽銘 申請人:財團法人工業技術研究院