انسانی پیداوار اور روزمرہ کی سرگرمیوں سے کوآمیشن کے اخراج کی وجہ سے ، ماحولیاتی CO₂ حراستی صنعتی انقلاب کے آغاز میں 280 پی پی ایم وی سے بڑھ کر 2005 میں 379 پی پی ایم وی ہوگئی ہے ، اور اب یہ تعداد 390 پی پی ایم وی تک بڑھ چکی ہے۔2. چونکہ بڑھتی ہوئی CO₂ کی سطح کے اثرات تیزی سے شدید ہوتے جاتے ہیں ، کیمیائی برادری میں موثر CO₂ کیپچر ٹیکنالوجیز کی ترقی ایک گرما گرم موضوع بن گئی ہے۔ موجودہ CO₂ گرفتاری کے طریقوں میں بنیادی طور پر جذب ، جذب اور جھلی کی علیحدگی شامل ہے۔ ان میں ، جذب کے طریقہ کار کو مزید جسمانی جذب اور کیمیائی جذب میں تقسیم کیا گیا ہے۔
جسمانی جذب اعلی ابلتے ہوئے نکاتی سالوینٹس (جیسے ، ایتھنول ، پولیٹیلین گلائکول) کو CO₂ اور جاذب کے مابین دباؤ اور درجہ حرارت کو مستقل طور پر ایڈجسٹ کرکے CO₂ کو جذب کرنے اور ڈیسور کرنے کے لئے استعمال کرتا ہے ، اس طرح CO₂ علیحدگی حاصل کرتا ہے۔
کیمیائی جذب کچی گیس اور CO₂ پر قبضہ کرنے کے لئے جاذب کے مابین کیمیائی رد عمل پر انحصار کرتا ہے۔
سادہ عمل ، کم توانائی کی کھپت ، آٹومیشن میں آسانی ، اور عدم استحکام کے فوائد کی وجہ سے جذب کرنے کا طریقہ ایک انتہائی امید افزا علیحدگی اور بازیابی ٹکنالوجی کے طور پر ابھرا ہے۔ جھلیوں سے علیحدگی کا طریقہ کار کو ₂ اور دوسرے گیس کے اجزاء کی جھلیوں کے مواد کے ذریعہ مختلف پختہ شرحوں کی بنیاد پر CO₂ کو الگ کرتا ہے۔ امینو گروپس کا اطلاق مذکورہ بالا CO₂ کیپچر کے تقریبا all تمام طریقوں میں ہوتا ہے۔ اس مطالعے میں جذب ، جذب ، اور جھلیوں کی علیحدگی میں امینو گروپس کی درخواستوں کا جائزہ لیا گیا ہے ، جس میں جذب کرنے پر مبنی CO₂ کیپچر میں ان کے کردار پر خصوصی توجہ دی جارہی ہے۔
کلیدی الفاظ:امینو ترمیم ، گرفتاری ، اشتہاربینٹ
الکحل امائن حل کے ساتھ CO2 کو جذب کرنے کا طریقہ
صنعتی ایپلی کیشنز میں CO2 کو جذب کرنے کے لئے الکحل امائن حل کا طریقہ سب سے عام اور موثر طریقہ ہے۔ الکحل امائن انو میں کم از کم ایک ہائیڈروکسل گروپ ہوتا ہے جو کمپاؤنڈ کے بخارات کے دباؤ کو کم کرسکتا ہے ، اور یہ ہائیڈروکسل گروپ ضروری الکلائن ماحول بھی فراہم کرسکتا ہے۔ الکحل امائن انو میں ایک امینو گروپ بھی ہونا چاہئے جو تیزابیت والی گیسوں کے جذب کو فروغ دے سکے۔
فی الحال ، CO2 جذب کے لئے الکحل امائن کے طریقہ کار کی تحقیقی فوکس زیادہ تر CO2 جذب کے عمل کی شرائط پر مرکوز ہے ، اور جذب کے عمل کی بڑے پیمانے پر منتقلی پر کم تحقیق ہوتی ہے۔ گیس اور مائع مرحلے کے مابین بڑے پیمانے پر منتقلی کی کارکردگی پر گیس اور مائع مرحلے میں ہلچل بڑھانے کے اثر کا مطالعہ کرنے کے لئے ڈی ای اے جذب کرنے والے CO2 کے عمل میں گیس مائع بڑھانے والا آلہ شامل کیا گیا۔ جب گیس کا مرحلہ ہلچل 50 آر/منٹ سے 200r/منٹ سے بڑھ گیا تو ، بڑے پیمانے پر منتقلی کا گتانک 0.0154 کلومیٹر/(ایس · ایم سے بڑھ گیا2· MPa) سے 0.021 کلومیٹر/(s · m2· ایم پی اے) ، 36.3 ٪ کا اضافہ۔ جب مائع مرحلے میں ہلچل 150R/منٹ سے 300r/منٹ تک بڑھ گئی تو ، نسبتا mass بڑے پیمانے پر منتقلی کے گتانک 0.009 کلومیٹر/(s · m سے بڑھ گئی2· MPa) سے 0.021 کلومیٹر/(s · m2· ایم پی اے) ، تقریبا 134 ٪ کا اضافہ۔ تجربات سے پتہ چلتا ہے کہ گیس مائع بڑھانے والے آلہ کو شامل کرنے سے بڑے پیمانے پر منتقلی کی گنجائش کو ایک بڑی حد میں بہتر بنایا جاسکتا ہے ، اس طرح CO2 کے جذب کی شرح میں مزید بہتری آسکتی ہے۔
اس کی اعلی CO2 جذب صلاحیت کے علاوہ ، الکحل امائن حل کے ذریعہ CO2 کے جذب میں بھی کچھ ناگزیر نقائص ہیں:
(1) الکحل امائن کے حل کو اس کے ساتھ جوڑنے کے بعد سی او 2 سے الگ کرنا مشکل ہے ، اور اسے اعلی درجہ حرارت پر الگ کرنے کی ضرورت ہے ، جس میں بہت زیادہ توانائی استعمال ہوتی ہے۔
(2) الکحل امائن حل سنگین سنکنرن کا سبب بنے گا۔
()) الکحل امائن کا حل شریک ڈیسورپشن کے دوران اتار چڑھاؤ کرنا آسان ہے ، جو CO2 کو جذب کرنے کی صلاحیت کو کم کرتا ہے۔
()) سی او 2 ڈیسورپشن کے دوران الکحل امائن حل تھرمل انحطاط اور آکسیڈیٹیو انحطاط سے گزرنا آسان ہے ، جو CO2 کے لئے اس کی جذب صلاحیت کو کم کرتا ہے۔ یہ عین مطابق مذکورہ نقائص کی وجہ سے ہے کہ سائنسی محققین نئے طریقوں اور مواد کا مطالعہ اور تیار کررہے ہیں جن کو CO2 پر قبضہ کرنے کے لئے الکحل امائن حل کو تبدیل کرنے کے لئے استعمال کیا جاسکتا ہے ، جیسے مخلوط الکحل امائن حل کا طریقہ ، امائن کی اصلاح شدہ جھلی علیحدگی کا طریقہ ، اور امینو ترمیم شدہ اشتہار۔
امینو میں ترمیم شدہ اڈسوربینٹ کا استعمال کرتے ہوئے CO2 کو جذب کرنے کا طریقہ
جذب کرنے کے طریقہ کار کی کلید ایڈسوربینٹ ہے۔ روایتی اشتہاریوں میں سالماتی سیوی ، چالو کاربن وغیرہ شامل ہیں ، جبکہ نئے اشتہاربینٹس میں کاربن نانوٹوبس ، گرافین ، دھاتی نامیاتی فریم ورک مواد ، میسوپورس مواد وغیرہ شامل ہیں۔ ہر طریقہ کار کے اپنے فوائد اور حدود ہوتے ہیں ، اور ہر مادے کے اپنے قابل اطلاق شعبے اور عیب بھی ہوتے ہیں۔ جامع مواد کا استعمال یا بہتر نئے طریقوں کا استعمال جو مختلف مواد کے فوائد کو یکجا کرتا ہے وہ CO2 پر قبضہ کرنے کا رجحان ہوگا ، اور اس میں تحقیق کی بڑی صلاحیت موجود ہے۔ اس مطالعے میں امینو میں ترمیم شدہ دھاتی-نامیاتی فریم ورک مواد ، امینو میں ترمیم شدہ میسوپورس مواد ، امینو ترمیم شدہ کاربن نانوٹوبس ، اور امینو میں ترمیم شدہ گرافین کو کیپنگ CO2 کے شعبے میں امینو ترمیم شدہ ایڈسوربنٹس کو متعارف کرانے کی مثال کے طور پر لیتا ہے۔
امینو میں ترمیم شدہ دھاتی نامیاتی فریم ورک
CO2 پر قبضہ کرنے کے لئے ایک نئے ایڈسوربینٹ کے طور پر ، ایم او ایف ایس کے روایتی سالماتی چھل .ے (زیولائٹ سالماتی سیف ، کاربن سالماتی سیف وغیرہ) اور الکحل امائن حل کے مقابلے میں بہت واضح فوائد ہیں۔ سب سے پہلے ، زیادہ تر ایم او ایف کا فریم ورک غیر جانبدار ہے ، لہذا چھیدوں پر قبضہ کرنے والے مہمان کے انووں کا کنکال کے ساتھ صرف کمزور تعامل ہوتا ہے۔ ان مہمانوں کے انووں کو کم درجہ حرارت پر کنکال سے باہر نکالا جاسکتا ہے ، اور کنکال کی سالمیت کو برقرار رکھتے ہوئے مطلوبہ سوراخوں کو جلدی سے تیار کیا جاسکتا ہے۔ دوم ، ایم او ایف کے چھیدوں کی جسامت ، تقسیم ، ہائیڈرو فیلیسیٹی ، اور کیمیائی فعالیت کو استعمال شدہ نامیاتی لیگنڈس اور دھات کے آئنوں کو تبدیل یا ترمیم کرکے سالماتی سطح پر ڈیزائن کیا جاسکتا ہے۔
CO2 کو ایڈسورب کرنے کی صلاحیت کو بہتر بنانے کے ل Am ، امینو میں ترمیم شدہ دھات کے نامیاتی فریم ورک مواد کو فی الحال عام طور پر نامیاتی لیگنڈس کے ساتھ امینو گروپس اور دھات کے تیر کے ساتھ جمع کیا جاتا ہے۔ بلوم نے تین ایم او ایف مواد تیار کیا ، یو ایس او -1-اے 1 ، یو ایس او -2-نی ، اور یو ایس او -3-آئی ، این اور اسی امینو میں ترمیم شدہ ایم او ایف مواد (یو ایس او -1-آئ-اے ، یو ایس او -2-نی ، اور یو ایس او -3-ان-ان-اے) تیار کیا۔ CO2 جذب کرنے والے ٹیسٹ کے نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ امینو ترمیم شدہ مواد کی کرسٹاللٹی ، مخصوص سطح کا رقبہ ، اور تاکنا حجم مختلف ڈگریوں تک کم کردیا گیا تھا ، جبکہ جذب کے اثر کو نمایاں طور پر بہتر بنایا گیا تھا۔ USO-1-A1 اور USO-1-AI-A کو بطور مثال ، 25 ڈگری اور 1 اے ٹی ایم پر ، USO-1-AI کی CO2 جذب کی گنجائش 2.3 ملی میٹر/جی تھی ، جبکہ USO-1-A1-A کو بڑھا کر 2.7mmol/g تک بڑھا دیا گیا تھا۔ CO2 کی ابتدائی جذب حرارت 30 کلو جے/مول سے 50kJ/mol ہوگئی ، جس نے اس بات کی تصدیق کی کہ امینو ترمیم شدہ مواد کے ذریعہ CO2 کی جذب کو نمایاں طور پر بڑھایا گیا ہے۔
امینو میں ترمیم شدہ میسوپورس مواد
اگرچہ دھات کے نامیاتی فریم ورک مواد اور سالماتی سیف اچھ ads ے جذباتی مواد ہیں ، لیکن مائکروپورس سسٹم کا موروثی بازی CO2 کے جذب کی صلاحیت کو ایک خاص حد تک محدود کردیتی ہے۔ کچھ SIO2 میسوپورس مواد اس بازی اثر کے اثرات کو کم کرسکتے ہیں اور جذب کی صلاحیت کو بہتر بنا سکتے ہیں۔ تاہم ، SIO2 کی سطح پر کچھ بقایا ہائیڈروکسیل گروپس مواد کو CO2 کے ساتھ کم مطابقت پذیر بناتے ہیں۔ امینو پر مشتمل نامیاتی مرکبات کو امتیازی یا گرافٹنگ کے ذریعے میسوپورس مواد کے چھیدوں کے ساتھ امینو پر مشتمل نامیاتی مرکبات کو جوڑ کر اس مسئلے پر قابو پایا جاسکتا ہے۔
50 poly پولی تھیلینیمین کو امپریگیشن کے ذریعہ ایم سی ایم 41 کے سوراخوں میں بھری ہوئی تھی۔ CO2 کے لئے امائن میں ترمیم شدہ MCM-41 کی جذب صلاحیت 348K پر 133 ملی گرام/جی تک پہنچ گئی ، جو کیریئر کے طور پر سلکا جیل کے ساتھ حاصل کردہ 78 ملی گرام/جی سے زیادہ ہے۔
امینو میں ترمیم شدہ کاربن نانوٹوبس
حالیہ برسوں میں ، نئے مواد کی ترقی نے لوگوں کی زندگی کے تمام پہلوؤں کو متاثر کیا ہے۔ گیس سے علیحدگی کے میدان میں کاربن نانوٹوبس کا اطلاق ایک فعال خاص بات بن گیا ہے۔ کاربن نانوٹوبس میں عام پرتوں والی کھوکھلی ڈھانچے کی خصوصیات ہوتی ہیں ، اور پرتوں کے درمیان طے شدہ فاصلہ امینو لوڈنگ کے لئے موزوں ہے۔
CNTs کے بعد 3-aminopropyltriethoxysilane (APTS) کے ساتھ سطح میں ترمیم کی گئی ، ان کی CO جذب کرنے کی گنجائش اور تھرموڈینامک خصوصیات کا مطالعہ کیا گیا۔ جب درجہ حرارت 50 ڈگری پر مقرر کیا گیا تھا تو ، اے ٹی پیز اور سی این ٹی کے بڑے پیمانے پر تناسب 20 ٪ ، 28 ٪ ، 36 ٪ ، 41 ٪ ، 45 ٪ اور 54 ٪ کے ساتھ غیر ترمیم شدہ سی این ٹی (اے پی ٹی) کو 15 ٪ CO2 ماحول میں جذب کیا گیا تھا ، اور اشتہار کی مقدار 21.5mg/g ، 51.3mg/g ، 51.3mg/g ، 43.6mg/g ، 51.3 بالترتیب 74.5mg/g ، 85.7mg/g اور 77mg/g۔ ان اعداد و شمار سے پتہ چلتا ہے کہ اے ٹی پی میں امینو گروپس کی موجودگی کی وجہ سے ، سی این ٹی ایس کی سطح پر اے پی ٹی کا تعارف CO جذب کرنے کی صلاحیت کو نمایاں طور پر بہتر بنا سکتا ہے۔ اور جب اے ٹی پی ایس لوڈنگ 45 ٪ (ڈبلیو ٹی ، بڑے پیمانے پر حصہ ، نیچے ایک ہی) ہے تو ، سی کی زیادہ سے زیادہ جذب کی مقدار تک پہنچ جاتی ہے ، جو غیر ترمیم شدہ سی این ٹی سے 4 گنا زیادہ ہے۔ تاہم ، جب لوڈنگ کی رقم 54 ٪ تک بڑھتی جارہی ہے تو ، اس کے بجائے جذب کی رقم میں کمی واقع ہوئی۔ اس کی وجہ یہ ہوسکتی ہے کہ CNTs کی سطح پر بہت زیادہ اے پی ٹی ایس نے داخلہ میں مختلف CO2 کی بڑے پیمانے پر منتقلی کی مزاحمت میں اضافہ کیا۔
یہ تحقیقی رپورٹس اس بات کی تصدیق کرتی ہیں کہ امینو گروپس میں ایڈسورب CO2 میں ترمیم شدہ کاربن نانوٹوبس کی صلاحیت غیر ترمیم شدہ کاربن نانوٹوبس کی نسبت نمایاں طور پر بہتر ہے۔ امینو گروپس کے ساتھ ترمیم شدہ کاربن نانوٹوبس CO2 پر قبضہ کرنے میں اچھے امکانات ظاہر کرتے ہیں ، لیکن ان کی درخواست اور ترقیاتی جگہ ان کی زیادہ قیمت کی وجہ سے محدود ہے۔
امینو میں ترمیم شدہ گرافین
گرافین سطح کا کرسٹل ڈھانچہ بہت مکمل ہے ، جو اس کی کیمیائی خصوصیات کو غیر فعال بنا دیتا ہے۔ گرافین کی درخواست کی حد کو بڑھانے اور اس کی درخواست کی قیمت کو بہتر بنانے کے ل its ، اس کی سطح میں ترمیم کرنے کی ضرورت ہے۔ گرافین آکسیکرن کے بعد پیدا ہونے والے فنکشنل گروپس گرافین کی سرگرمی میں اضافہ کرتے ہیں ، جس سے ہم آہنگی میں ترمیم کی بنیاد رکھتی ہے۔ اس کے بعد ، گرافین کی سطح کی فنکشنلائزیشن کو نامیاتی امائنز اور آئسوکیانیٹس جیسے ریجنٹس کے ساتھ ترمیم کرکے حاصل کیا جاسکتا ہے۔
2012 میں ، مشرا ایٹ ال۔ سب سے پہلے CO پر قبضہ کرنے کے لئے پولینیلین (PANI) کے ساتھ گرافین کی سطح میں ترمیم کی اور پتہ چلا کہ ترمیم شدہ گرافین میں چالو کاربن ، زیولائٹ ، دھاتی-نامیاتی فریم ورک مواد اور کاربن نانوٹوبس کے مقابلے میں زیادہ CO2 جذب کرنے کی صلاحیت موجود ہے۔ انہوں نے پولینیلین میں ترمیم شدہ مواد اور غیر ترمیم شدہ گرافین کے جذباتی isotherms کا بھی مطالعہ کیا اور اس کا موازنہ کیا۔ جب دباؤ 11 بار تھا اور درجہ حرارت 25 ڈگری ، 50 ڈگری اور 100 ڈگری تھا تو ، ترمیم شدہ مواد Pani-F-HEG کے ذریعہ CO2 کی جذب کی مقدار بالترتیب 75 ملی میٹر/جی ، 47 ملی میٹر/جی اور 31 ملی میٹر/جی تھی۔ جبکہ غیر ترمیم شدہ خالص گرافین ہیگ کی جذب کی مقدار 21.6 ملی میٹر/جی ، 18 ملی میٹر/جی اور 12 ملی میٹر/جی تھی۔ اگرچہ امینو ترمیم شدہ گریفائٹ کے ذریعہ CO2 کے جذب پر تحقیق ابھی شروع ہوئی ہے ، لیکن اس نے اس سلسلے میں اطلاق کی بڑی صلاحیت اور ترقیاتی جگہ دکھائی ہے۔ شاید یہ CO2 جذب کرنے والے مواد کی ترقی کے لئے ایک نئی سمت بن جائے گا۔
امینو میں ترمیم شدہ دھاتی نامیاتی فریم ورک ماد .ے ، امینو میں ترمیم شدہ میسوپورس مواد ، امینو میں ترمیم شدہ کاربن نانوٹوبس ، اور امینو میں ترمیم شدہ گرافین جیسی مثالوں نے یہ ثابت کیا ہے کہ امینو گروپوں کے ساتھ ترمیم کرنے کے بعد ان اشتہاریوں کی گرفتاریوں کی صلاحیتوں کا مظاہرہ کیا گیا ہے ، اور کیمیکل جسمانی ایڈسورپشن سے تبدیل ہوئے ہیں۔ اس نے اشتہاربینٹس کے مطالعہ کے لئے ایک نیا فیلڈ کھول دیا ہے اور امکان ہے کہ وہ مستقبل کی تحقیق کا مرکز بن جائے۔
CO2 جذب کے لئے امائن کو بہتر بنانے والی جھلی علیحدگی کی ٹیکنالوجی
جھلی کی علیحدگی اسکریننگ کے عمل سے ملتی جلتی ہے۔ جھلی کے تاکنا سائز کے مطابق ، کچھ مادے جھلی سے گزر سکتے ہیں جبکہ دوسرے مادوں کو جھلی کے ذریعہ برقرار رکھا جاتا ہے ، اس طرح علیحدگی کا مقصد حاصل ہوتا ہے۔ گیس کی علیحدگی میں جھلی کی علیحدگی کا سب سے بڑا نقصان یہ ہے کہ انتخابی صلاحیت زیادہ نہیں ہے۔ اگر آپ جھلی کی علیحدگی کی انتخاب کو بہتر بنانا چاہتے ہیں اور علیحدگی کی کارکردگی کو بہتر بنانا چاہتے ہیں تو ، آپ جھلی کی علیحدگی کو جذب یا جذب کے ساتھ جوڑ سکتے ہیں۔ سب سے پہلے ، گیس کو تقریبا sectiver الگ کرنے کے لئے جھلی کی علیحدگی کا استعمال کریں ، اور پھر ٹھیک علیحدگی کے لئے الکحل امائن حل جذب یا اعلی کارکردگی والے اشتہاربنٹ اشتہارپشن کا استعمال کریں۔ یہ نہ صرف علیحدگی کا ایک خاص اثر حاصل کرسکتا ہے ، بلکہ سرمایہ کاری کے اخراجات کو بھی بچا سکتا ہے۔ الکحل امائن حل جذب کے طریقہ کار کے ساتھ جھلی کی علیحدگی کی ٹکنالوجی کو یکجا کریں ، جھلی کے ایک طرف گیس کے بہاؤ کو بہنے دیں ، اور جب CO2 جھلی کے دوسری طرف پھیلا ہوا ہے تو ، یہ الکحل امائن کے ذریعہ جذب ہوتا ہے۔ اس امائن کو بہتر بنانے والی جھلی علیحدگی کے طریقہ کار میں الکحل امائن حل جذب کرنے کے طریقہ کار سے آسان آلہ اور سرمایہ کاری کی لاگت کم ہے۔ اس کے علاوہ ، روایتی جھلی علیحدگی کے طریقہ کار کے مقابلے میں ، CO2 کو ایڈسورب کرنے کی صلاحیت میں نمایاں بہتری لائی گئی ہے۔ جذب کرنے کے طریقہ کار اور الکحل امائن آسان جذب کے طریقہ کار کے مقابلے میں ، امائن آپٹیمائزڈ جھلی علیحدگی کے طریقہ کار میں آسان آپریشن ، کم توانائی کی کھپت ، بہتر جذباتی اثر اور کم سرمایہ کاری کے فوائد ہیں۔ تاہم ، ٹیکنالوجی کی نادانستہ ہونے اور اس حقیقت کی وجہ سے کہ سامان کی جگہ لینے میں اب بھی بہت زیادہ رقم استعمال ہوتی ہے ، اس پر صنعتی طور پر لاگو نہیں کیا گیا ہے۔
نتیجہ
The absorption of CO2 by organic amines using chemical absorption is the most common method in industrial applications, but this method requires a large investment, high energy consumption, a complex process, and high equipment corrosion. Adsorption separation of CO2 is an economical and environmentally friendly method, but the development of efficient adsorbents is the core. Membrane separation technology has a simple process, large operational flexibility, and low investment cost, but the service life of the membrane is short. If you want to efficiently separate CO2, you must combine it with solvent absorption or adsorption. Looking at these methods, they all have their advantages and limitations, and each material also has its applicable fields and defects. The use of "1+1>2 "جامع مواد یا اصلاحی نئے طریقے جو مختلف مواد کے فوائد کو یکجا کرتے ہیں وہ C02 پر قبضہ کرنے کا رجحان ہوگا ، اور اس میں تحقیق کی بڑی صلاحیت موجود ہے۔ نئے مواد کی ترقی اور علیحدگی کے طریقوں کی اصلاح میں ، امینو گروپس نے اچھے مطابقت کا مظاہرہ کیا ہے۔ اس کے اطلاق میں تقریبا all تمام طریقوں کو شامل کیا جاسکتا ہے ، جو CO2 پر قبضہ کرنے کی صلاحیت کو بہت بہتر بنا سکتا ہے۔
