流体吸附分析仪在二氧化碳吸附研究领域的解决方案
碳捕获与封存 (CCS, Carbon Capture and Storage) 是近年来热门的研究项目。由于石化燃料在发电与工业制程的大量使用,造成大量二氧化碳排放至大气中,严重影响气候的稳定,每年造成钜额经济损失。随着相关限制温室气体排放法规的制定与执行,关于碳收集与储存的研究成为当今的显学。
势动科技为您引进世界最先进的吸附分析技术,无论在量热、高压吸附(PCT, 体积法)、穿透曲线(BTC 吸附分析)、变压交替吸附(PSA 吸附分析),或是其他热分析方法上,帮助您完成重要的研究、实验、以及新产品开发。

量热技术(可用仪器包含 SETARAM C80、HP Micro DSC 和 DRC)
(1)SETARAM C80微量热仪
SETARAM C80微量热仪,借助三维Calvert式热流传感器,可全方位探测样品热效应。并且借助多种样品池的独特设计,适于研究多相(气液、气固、液液、液固)混合及反应,特别适用于要求高压和压力监测功能的反应。因此,可应用对 CO2捕获材料的开发和和研究。

研究案例:含胺溶液
含胺溶液 (amine solution)对二氧化碳CO2的捕获:主要研究化学吸附剂CO2的吸附过程中发生的反应,同时可得出吸附饱和点。

研究案例:含盐溶液
含盐溶液 (saline solution)对二氧化碳CO2的吸附:二氧化碳CO2 是温室效应的酸源,深层海水封存是减少二氧化碳CO2 的方案之一,如何将二氧化碳 CO2 气体体溶解到深层盐水层这一课题仍处于探索阶段。而法国SETARAM 仪器公司的C80量热仪为这一研究提供了科学仪器的支援。其可控压力最高可达1000bar, 对模拟真实地质环境下吸附二氧化碳CO2的实验提供可靠数据。下图是不同压力下,含盐溶液对CO2 的吸附状况。


(2)SETARAM HP Micro DSC7 高压微量热仪

为满足客户更宽温度范围和高压的研究需要,法国SETARAM仪器公司特别开发了High Pressure μDSC7 EVO 高压微量热仪,为模拟气体(CO2 和 CH4)水合物形成和分解的研究提供供了独家的技术支援。在 二氧化碳CO2的综合利用方面,运用高压微量热仪可建立气体水合物形成和分解的热力学模型动力学理论。
研究案例:CO2 水合物形成和分解的研究
通过测量过程中温压变化来确定气体水合物的形成热力学条件,如下图是在高压下对 CO2 形成的热力学的研究。

(3)SETARAM DRC示差反应量热仪
大部分CCS的研究都是基于于气‐液和气‐固吸附系统。那么特别针对该该种系统开发的 DRC 示差反应量热仪,成为研究CCS的最方便的技术保证。示差扫描量热技术提供了在CO2 常压下,研究吸附过程的选择。

而 DRC是基于恒定温度两组反应容器的一款快速、简易及方便的量热工具。
研究案例:各种含胺溶液的吸附热研究
下图是各种含胺溶液的吸附热比较:

热分析技术(可用仪器包含 SETSYS和 SENSYS)
(1)SETSYS 高温同步热分析仪
SETARAM公司的 SETSYS 高温同步热分析仪,提供宽广的测试温度范围,以及众多独特高级功能及配件,尤其可在水蒸气及腐蚀性气氛下进行测试,可满足不同客户的苛刻要求。当然,SETSYS同样可满足不同吸附材料对 CO2 的吸附性能的研究。

研究案例:胺化固体 (aminated solid) 吸附剂
通过热重的方法,针对胺化固体吸附剂材料的CO2吸脱附性能进行分析,同时可得到相对应的CO2捕获量。如下图是采用变压吸附技术,对胺化固体吸附剂吸附CO2进行研究:

(2)SENSYS 高压吸附同步热分析仪
SENSYS TG‐DSC 高压吸附同步热分析仪具有最精确的、绝对校正的三维Calvert式DSC感测器和全对称上置式光电天平,同样可在压力及反应气氛条件下工作,而不会影响基线稳定性和测量灵敏度。此外,先进的气体吸附功能可通腐蚀性气体及水蒸气等。

研究案例:研究材料对CO2吸脱附性能
高灵敏度的 DSC及全对称式天平SENSYS非常适合研究 CO2 吸附,同时可与众多分析方法联用(包括BET、FTIR、MS、萤光光谱仪、湿度发生仪及气体吸附仪等)。下图是在一定湿度下研究亲水胺化聚合物 (hydrophilic amine polymer) 的吸附性能:

体积法吸附技术(PCTPro )
(1)PCTPro 高压气体吸附仪
SETARAM公司自收购美国 HyEnergy 技术公司之后,全面进军新能源领域,随着近几年公司的高速发展和气体吸附系统不断扩展改进,如今在市场上提供了功能强大,易于使用的PCTPro 高压气体吸附仪与气体吸附工作站。可对 H2、N2、CO2、 CH4、CO、NH3 等多种气体高压吸附性能的研究,质量量测范围从mg 到 kg,温度量测范围也从低温 ‐260℃ 到 500℃;同时,还可连接高压质谱仪,分析逸出气体,与同步热分析联用可对气体吸附整个过程进行on-line分析。

研究案例:多孔材料捕获 CO2的研究
基于 Sieverts 原理设计的高性能气体吸附研究平台为多孔材料(活性碳,MOFs有机金属骨架化合物、奈米碳管、薄膜)吸附CO2的研究提供研究技术。全自动控制程序的设计可提供对样品前处理、气体吸附PCT测试、吸附动力学测试、回圈吸附动力学测试。
下图是沸石捕获CO2的研究:

研究案例:煤层对CO2封存的研究
CO2地底封存的其中一个解决方案,就是将之封存在废弃的煤层,研究煤层对CO2的吸附能力就成为必然的技术选择。
下图是通过体积法评估煤粉对 CO2 的吸附能力:

(2)高压气体吸附仪与量热仪器联用
法国 SETARAM 热分析的研发经验,实现了PCTPro高压气体吸附仪与C80量热仪的同步联用(可测量反应热和气体吸附容量),解决了在高压气体吸附过程中热反应on-line测量的难度,拓展了高压气体吸附分析仪应用的研究领域。特别可针对材料在实际应用过程中的真实气体吸附性能和如何控制CO2捕获的机制提供独家的解决方案。

研究案例:MOFs材料对CO2捕获的研究
有机金属骨架化合物如其他多孔材料如:沸石,活性碳一样,对CO2也具有超强的吸附性能。下图是高压气体吸附仪(定量测量气体吸脱附)和量热仪(测量反应热焓变化)联用研究 MOFs对CO2的吸附性能:
