Zeitschrift für Physikalische Chemie und Biophysik
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Abstrakt

Thermodynamik der CO2-Adsorption auf mesoporösem Polyethylenimin-Silica und Aktivkohle

Al-Marri MJ, Al-Saad KA, Saad MA, Cortes DJ und Khader MM*

Eine thermodynamische Studie der Adsorptionsenthalpien von CO2 wurde an Polyethylenimin 10k/mesoporöser Kieselsäure (PEI-10k/MPS) und Aktivkohle (AC) durchgeführt. Diese Materialien wurden aufgrund ihrer hohen CO2-Sorptionskapazitäten bei ca. 85°C für PEI und ca. 20°C für AC ausgewählt und können daher CO2 mit hoher Effizienz in einem weiten Temperaturbereich aufnehmen. Die absolute Menge des adsorbierten CO2 als Funktion des Gleichgewichtsdrucks bei verschiedenen Temperaturen wurde experimentell bestimmt und an die Isothermen der verallgemeinerten Langmuir- und Toth-Gleichungen für PEI bzw. AC angepasst. Die Adsorption von CO2 auf PEI wurde mit steigender Temperatur begünstigt, was die endotherme Natur des Prozesses offenbart. Andererseits war die CO2-Adsorption auf AC exotherm. Die isosterische Adsorptionsenthalpie auf PEI war bei einer CO2-Beladung von 93 kJ.mol-1 ungefähr konstant, was ihre chemische Natur bestätigt und mit dem Langmuir-Modell übereinstimmt. Die entsprechende isosterische Enthalpie des AC lag im Bereich von ~-25 kJ.mol-1 und nahm mit der CO2-Beladung kontinuierlich ab; dies bestätigte die Physisorptionsnatur des Prozesses und auch, dass die CO2/CO2-Wechselwirkungen innerhalb der Adsorptionsschicht signifikant waren.