CO2 Absorption by Biphasic Solvents: Comparison with Lower Phase Alone
Absorption du CO2 par des solvants biphasiques : comparaison avec la phase inférieure isolée
Key Laboratory for Thermal Science and Power Engineering of Ministry of Education, Beijing Key Laboratory for CO 2 Utilization and Reduction Technology, Department of Thermal Engineering, Tsinghua University, Beijing
100084 – China
e-mail: wangshuj@tsinghua.edu.cn
* Corresponding author
The mixtures of 2 M 1,4-butanediamine (BDA) and 4 M 2-(diethylamino)-ethanol (DEEA) have been found to be promising biphasic solvents. This work identifies the composition of the lower phase using a DX-120 Ion Chromatograph (IC) and a Metrohm 809 Titrando auto titrator. The cyclic capacities, cyclic loadings and reaction products of the biphasic solvent are compared with those of the aqueous solution with the same amine concentration as the lower phase of the biphasic solvent at the rich loading ((2B4D)L) using a fast screening facility and a JNM ECA-600 Nuclear Magnetic Resonance spectrometer (NMR). Their absorption rates at different loadings are also investigated using a Wetted Wall Column (WWC). The results show that the cyclic capacity and cyclic loading of (2B4D)L are almost the same as those of 2B4D. The absorption rate of (2B4D)L is higher than 2B4D at all the 3 tested loadings, except for the fresh solutions at CO2 pressure lower than 10 kPa. NMR results show that the reaction products of (2B4D)L had more BDA bicarbamate, less BDA and less BDA carbamate than 2B4D. The CO2 reaction products of (2B4D)L had twice as much carbonate/bicarbonate as with 2B4D and less BDA carbamate.
Résumé
Il a été montré que les mélanges de 1,4-butanediamine (BDA) 2 M et 2-(diéthylamino)-éthanol (DEEA) 4 M sont des solvants biphasiques prometteurs. Dans cette étude la composition de la phase inférieure est déterminée en utilisant un chromatographe ionique (CI) DX-1290 et un titrateur automatique Metrohm 909 Titrando. Les capacités cycliques, les taux de charge cycliques et les produits de réaction du solvant biphasique sont comparés à ceux d’une solution aqueuse de même concentration en amines que la phase inférieure du solvant biphasique au taux de charge riche ((2B4D)L), en utilisant des équipements de screening rapide et un spectromètre à résonance magnétique nucléaire (RMN) JNM ECA-600. Les vitesses d’absorption ont aussi été mesurées à différents taux de charge sur film tombant. Les résultats indiquent que la capacité cyclique et le taux de charge cyclique de (2B4D)L sont très proches de celles de 2B4D. La vitesse d’absorption de (2B4D)L est plus élevée que celle de 2B4D pour les trois taux de charge étudiés, sauf dans le cas d’une solution vierge à une pression partielle de CO2 inférieure à 10 kPa. Les résultats de RMN indiquent que les produits de réaction de (2B4D)L comportent plus de bicarbamate de BDA, moins de BDA et moins de carbamate de BDA que 2B4D. Les produits de réaction de (2B4D)L avec le CO2 comportent deux fois plus de carbonate/bicarbonate que dans le cas de 2B4D et moins de carbamate de BDA.
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