BREAKTHROUGH ANALYZER (BTA)

CAPTACIÓN DIRECTA DE AIRE DAC es difícil debido a las bajas concentraciones de dióxido de carbono en el aire junto con otras impurezas, incluida la humedad, y el CO2 pueden secuestrarse bajo tierra, venderse o convertirse en productos químicos de valor agregado para compensar las emisiones de carbono.	CO2 ADSORCIÓN La generación de energía, las plantas químicas y las refinerías son fuentes puntuales significativas de emisiones de dióxido de carbono y las concentraciones más altas a menudo requieren diferentes condiciones de operación en comparación con la captura directa de aire.
SEPARACIONES DE OLEFINA/PARAFINA Son parte fundamental de la industria petroquímica y se utilizan en la producción de polímeros como el polietileno y el polipropileno; estas separaciones consumen mucha energía y aumentan el CO2 emisiones.	SEPARACIÓN DE GASES NATURALES El gas natural es una mezcla de hidrocarburos y otros gases que deben purificarse antes de su uso en aplicaciones industriales y domésticas para calefacción y preparación de alimentos.
ADSORCIÓN DE GASES TÓXICOS Los sólidos porosos se utilizan para la protección personal y también están en desarrollo para la captura de gases tóxicos, incluidos el dióxido de azufre, el sulfuro de hidrógeno y el dióxido de nitrógeno del gas natural u otras fuentes de proceso.	ADSORCIÓN DE AGUA La recolección de agua del aire puede ser una tecnología crítica para la limpieza en muchas partes del mundo, donde el suministro de agua dulce es limitado debido a un clima árido o al uso creciente de agua para la agricultura.

ZEOLITAS La adsorción por cambio de presión con zeolita 5A, 13X o LiX, que tienen una alta selectividad para adsorber nitrógeno, se usa comercialmente para la separación de aire y la producción de oxígeno.	SÍLICE Las sílices funcionalizadas con amina son adsorbentes eficaces y altamente selectivos y se utilizan para la captura directa de aire (DAC) de CO2.
MEMBRANAS POROSAS/MONOLITOS Las zeolitas o MOF recubiertas de monolitos y membranas porosas se usan comúnmente para mejorar la eficiencia operativa de los procesos de separación.	CARBÓN ACTIVADO Los componentes orgánicos volátiles (COV) de los sistemas de combustible de los automóviles son capturados por botes llenos de carbón activado y estas emisiones de COV se minimizan.
ALÚMINAS POROSAS Alúmina: los líquidos iónicos soportados son adsorbentes efectivos con aplicaciones potenciales para la separación de CO2 del gas natural	ESTRUCTURAS METÁLICAS ORGÁNICAS Los MOF son adsorbentes altamente selectivos que son efectivos para aplicaciones comerciales exigentes que incluyen alcanos y olefinas, olefinas y alquinos, DAC y CO2 & CH4.

TEORÍA DE ADSORCIÓN AVANZADA

El análisis innovador es una técnica poderosa para determinar la capacidad de sorción de un adsorbente en condiciones de flujo. La adsorción de ruptura dinámica proporciona muchas ventajas sobre las mediciones de adsorción estática.

• • Recopile fácilmente datos de adsorción de varios componentes
  • Determinar la selectividad del adsorbato
  • Replicar las condiciones del proceso

Al realizar un análisis innovador, la preparación de la muestra es un paso crítico en el proceso de análisis para evitar la caída de presión y las limitaciones de transferencia de masa. La caída de presión se produce cuando el espacio intersticial entre las partículas es demasiado pequeño para acomodar el caudal de gas. Las limitaciones de transferencia de masa ocurren cuando el tamaño de poro del material es similar al diámetro cinético del adsorbato. Por lo tanto, el tamaño adecuado de las partículas es fundamental para obtener los mejores resultados.

ANÁLISIS DE VAPOR MULTICOMPONENTE

El Micromeritics BTA es capaz de hacer fluir hasta dos corrientes de vapor simultáneamente a través de su columna empacada. La cámara ambiental termostatizada evita la condensación de estas corrientes de vapor durante el análisis y asegura que todos los gases y vapores mantengan una temperatura constante dentro del instrumento. Las corrientes de vapor se generan utilizando un burbujeador que permite que un gas portador alcance la saturación con el vapor elegido. La siguiente figura muestra las mediciones de avance de etanol/agua multicomponente realizadas en zeolita 13X.

EXAMEN DE UNA CURVA DE AVANCE

• • 1. ADSORCIÓN COMPLETA

       El gas adsorbato se adsorbe por completo de modo que no se puede detectar ninguno a la salida de la columna de ruptura.

    2. BREAKTHROUGH

       El gas adsorbato se detecta primero a la salida de la columna de ruptura. El gas sigue adsorbiéndose; sin embargo, el adsorbente ya no puede adsorber la totalidad del gas que ingresa a la columna de ruptura

    3. SATURACIÓN

       El adsorbente ha alcanzado la saturación y ya no puede adsorber el gas adsorbato, lo que le permite pasar libremente a través de la columna.

 

 

ADSORCIÓN DE DIÓXIDO DE CARBONO

Se realizaron experimentos de adsorción de avance de dióxido de carbono de un solo componente en zeolitas 13X y 5A, y marcos orgánicos de metal MIL-53 (Al) y Fe-BTC. Todos los materiales se analizaron a 30°C mientras fluía una corriente de gas equimolar que constaba de 10 sccm de nitrógeno y 10 sccm de dióxido de carbono. También se mezcló una corriente de helio de 1 sccm en la corriente de gas de alimentación como gas trazador para ayudar a identificar el comienzo del experimento innovador. Las curvas de avance para los cuatro materiales se trazan a continuación en un eje de masa normalizado. La cantidad total de CO₂ adsorbido sigue la tendencia: tamiz molecular 5A > zeolita 13X > Fe-BTC > MIL-53(Al). La siguiente tabla muestra la cantidad total adsorbida en mmol/g.

 

MATERIAL	DIÓXIDO DE CARBONO ABSORBIDO (MMOL/G)
ZEOLITE 13X	2.94
TAMIZ MOLECULAR 5A	3.52
MIL-53 (AI)	1.23
FE-BTC	2.30

ADSORCIÓN A ALTA PRESIÓN

Zeolite 13X ha sido ampliamente estudiado para aplicaciones en catálisis y adsorción. En este estudio, se utilizó zeolita 13X como adsorbente para la adsorción de dióxido de carbono para recopilar curvas de avance de 1 a 10 bar de presión. Estas medidas se recogieron utilizando caudales equimolares de 10 sccm de nitrógeno y 10 sccm de dióxido de carbono. Se usó una corriente de helio de 1 sccm como gas trazador para determinar el comienzo del experimento innovador. Todas las medidas se recogieron a una temperatura de análisis de 30°C. Entre cada medición, la muestra de zeolita 13X se reactivó durante la noche para asegurar la desorción completa del dióxido de carbono. La figura muestra un aumento constante en el tiempo de avance a través de experimentos sucesivos a medida que aumenta la presión.

 

Después de las mediciones de ruptura de dióxido de carbono, se calculó una cantidad de adsorción de equilibrio para cada curva resolviendo la ecuación de ruptura. A continuación, se construyó una isoterma que mostraba la cantidad de dióxido de carbono adsorbido a 1, 2, 3, 5, 7 y 10 bar de presión total. A 10 bar, la zeolita 13X adsorbió aproximadamente 15 mmol/g de dióxido de carbono. Si bien los datos isotérmicos recopilados a través del avance no pueden correlacionarse directamente con las mediciones de adsorción estática, pueden proporcionar una evaluación de un adsorbente en condiciones relevantes para el proceso.