ポリエチレンイミンを担持した無機多孔質薄膜による炭酸ガスの吸収と脱着の同時操作

使用负载聚乙烯亚胺的无机多孔薄膜同时进行二氧化碳吸收和解吸

• 批准号: 63550710
• 负责人: 迫原 修治
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1988
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1988 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-63550710/
• 关键词: ガス吸収; ポリエチレンイミン; 高分子アミン; 無機多孔質薄膜; カーバメイト; 脱着

本研究では以下の項目について検討した。1)分子量および濃度の異なるポリエチレンイミン水溶液の炭酸ガスの吸収特性。2)減圧下での炭酸ガスの脱着特性。3)シリカ-アルミナから成る薄膜の細孔内にポリエチレンイミンを担持した膜による炭酸ガスおよび水の透過特性。ポリエチレンイミンは、分子鎖に1級、2級および3級アミンを1:2:1の割合で持っている。炭酸ガスの吸収機構は、通常のアルカノールアミン類と同様に、1級および2級アミンではカーバメイト、3級アミンでは炭酸水素塩が主として生成する。カーバメイトは水の存在下でさらに炭酸水素塩になるが、カーバメイトの安定性はアルカノールアミン類に比べてかなり安定である。これはカーバメイトが生成する際に高分子間に架橋が起こることによると考えられる。従って、高分子量、高濃度の溶液ほど生成したカーバメイトは安定である。減圧下における脱着特性についてみると、カーバメイトは減圧下においては分解されにくく、炭酸水素塩まで反応したものが分解し、炭酸ガスを放出してアミンに再生される。従って、脱着操作を考える場合には水を介在させることによってカーバメイトを炭酸水素塩に分解しておくことが必要である。孔径数+A゜のシリカ-アルミナから成る薄膜の細孔内に、分子量1800のポリエシチレンイミンを担持し、この膜の内側を減圧し、外側に水および炭酸ガスの混合ガスを流し、それぞれの透過特性を調べた。この膜による水の透過流束は極めて大きく脱着に必要な水の供給は十分に行われるが、生成するカーバメイトが極めて安定であるために、炭酸ガスの透過流束は必ずしも大きくない。高分子間に架橋が起こらないようなポリエチレンイミンの担持方法の検討。あるいは1級および2級アミンの3級化が必要と考える。

在本研究中，我们考虑了以下项目。 1）不同分子量和浓度的聚乙烯亚胺水溶液的二氧化碳吸收特性。 2）二氧化碳减压解吸特性。 3)由二氧化硅-氧化铝制成的薄膜的二氧化碳和水渗透特性，其孔中负载有聚乙烯亚胺。聚乙烯亚胺分子链中具有伯胺、仲胺、叔胺，其比例为1:2:1。二氧化碳气体的吸收机理与普通烷醇胺类似，其中伯胺和仲胺主要产生氨基甲酸盐，叔胺主要产生碳酸氢盐。尽管氨基甲酸酯在水存在下进一步转化为碳酸氢盐，但氨基甲酸酯的稳定性比链烷醇胺稳定得多。这被认为是由于生产氨基甲酸酯时聚合物之间发生交联所致。因此，分子量越高、溶液浓度越高，生成的氨基甲酸酯越稳定。从减压解吸性能来看，氨基甲酸盐在减压下很难分解，反应后的碳酸氢盐分解，放出二氧化碳气体，再生为胺。因此，当考虑解吸操作时，需要通过介入水将氨基甲酸盐分解成碳酸氢盐。将分子量为1800的聚乙烯亚胺负载在孔径为+A°的二氧化硅-氧化铝薄膜的细孔中，将该膜内部减压，使水和二氧化碳的混合气体流到外部我们研究了 的传输特性。尽管水通过该膜的渗透通量极大并且解吸所需的水被充分供应，但是二氧化碳气体的渗透通量不一定大，因为产生的氨基甲酸酯极其稳定。研究不引起聚合物之间交联的负载聚乙烯亚胺的方法。或者，可能需要将伯胺和仲胺叔化。

项目成果

迫原修治: 科学工学論文集.

Shuji Sakohara：科学与工程论文集。