Repositorio UFRO · Omeka S

Modification of Natural and Synthetic Zeolites for CO2 Capture: Unrevealing the Role of the Compensation Cations

Primer Autor	Abreu, Norberto J.
Título	Modification of Natural and Synthetic Zeolites for CO2 Capture: Unrevealing the Role of the Compensation Cations
Editorial	MDPI
Revista	MATERIALS
Lenguaje	en
Resumen	The development of highly effective natural-based adsorbents to face the increasing rates of CO2 production and their delivery to the atmosphere are a big concern nowadays. For such purposes, synthetic and natural zeolites were modified via an ion exchange procedure to enhance the CO2 uptake. Samples were characterized by SEM, EDS, TGA and nitrogen adsorption at 77 K, showing the correct incorporation of the new metals in addition, the CO2 adsorption isotherms were determined using a gas analyser. During the first stage, the role of the compensation cations for CO2 adsorption was assessed by modifying a pure ZSM-5 synthetic zeolite with different metal precursors present in salt solutions via an ion exchange procedure. Then, five samples were studied the samples modified with bivalent cation precursors (Zn2+ and Cu2+) presented a higher adsorption uptake than those modified with a monovalent cation (Na+ and K+). Specifically, the substitution of the compensation cations for Cu2+ increased the CO2 capture uptake without affecting the surface properties of the zeolite. The results depict the prevalence of pi-cation interactions enhanced by the field gradient induced by divalent cations and their lower ionic radii, if compared to monovalent ones. Subsequently, a natural zeolite was modified considering the best results of the previous phase. This Surface Response Methodology was implemented considering 11 samples by varying the concentration of the copper precursor and the time of the ion exchange procedure. A quantitative quadratic model to predict the adsorption uptake with an R-2 of 0.92 was obtained. The results depicted the optimal conditions to modify the used natural zeolite for CO2 capture. The modification procedure implemented increased the CO2 adsorption capacity of the natural zeolite more than 20%, reaching an adsorption capacity of 75.8 mg CO2/g zeolite.El desarrollo de adsorbentes naturales altamente efectivos para hacer frente a las crecientes tasas de producción de CO2 y su liberación a la atmósfera es una gran preocupación en la actualidad. Para tales fines, se modificaron zeolitas sintéticas y naturales mediante un procedimiento de intercambio iónico para mejorar la absorción de CO2. Las muestras se caracterizaron mediante SEM, EDS, TGA y adsorción de nitrógeno a 77 K, mostrando la correcta incorporación de los nuevos metales además, se determinaron las isotermas de adsorción de CO2 utilizando un analizador de gases. Durante la primera etapa, se evaluó el papel de los cationes compensadores para la adsorción de CO2 modificando una zeolita sintética ZSM-5 pura con diferentes precursores metálicos presentes en soluciones salinas mediante un procedimiento de intercambio iónico. Luego, se estudiaron cinco muestras las muestras modificadas con precursores de cationes bivalentes (Zn2+ y Cu2+) presentaron una mayor absorción que las modificadas con un catión monovalente (Na+ y K+). Específicamente, la sustitución de los cationes compensadores por Cu2+ aumentó la captación de CO2 sin afectar las propiedades superficiales de la zeolita. Los resultados muestran la prevalencia de interacciones pi-catión potenciadas por el gradiente de campo inducido por cationes divalentes y sus radios iónicos menores, en comparación con los monovalentes. Posteriormente, se modificó una zeolita natural considerando los mejores resultados de la fase anterior. Esta Metodología de Respuesta de Superficie se implementó considerando 11 muestras variando la concentración del precursor de cobre y el tiempo del procedimiento de intercambio iónico. Se obtuvo un modelo cuadrático cuantitativo para predecir la captación de adsorción con un R-2 de 0,92. Los resultados mostraron las condiciones óptimas para modificar la zeolita natural utilizada para la captura de CO2. El procedimiento de modificación implementado aumentó la capacidad de adsorción de CO2 de la zeolita natural en más del 20%, alcanzando una capacidad de adsorción de 75,8 mg CO2/g de zeolita.
Tipo de Recurso	artículo original
Description	carbon capture and storage CO2 adsorption ion exchange isotherm modelling zeolite
doi	10.3390/ma18102403
Formato Recurso	pdf
Palabras Claves	CARBON-DIOXIDE ADSORPTION EQUILIBRIA KINETICS ETHYLENE GASES 13X
Ubicación del archivo	http://dx.doi.org/10.3390/ma18102403
Materias	CARBON-DIOXIDE ADSORPTION EQUILIBRIA KINETICS ETHYLENE GASES 13X
Disciplinas de la OCDE	Ingeniería Ambiental y Geológica Ingeniería Química Otras Especialidades de la Química
Versión del recurso (Recomendado-único)	versión publicada
Tipo de ruta	dorada verde
Access Rights	acceso abierto
Derechos de acceso	acceso abierto
Id de Web of Science	WOS:001496804300001
Título de la cita (Recomendado-único)	Modification of Natural and Synthetic Zeolites for CO2 Capture: Unrevealing the Role of the Compensation Cations
Identificador del recurso (Mandatado-único)	artículo original
Editorial	MDPI
Revista/Libro	MATERIALS
Categoría WOS	Chemistry, Physical Materials Science, Multidisciplinary Metallurgy & Metallurgical Engineering Physics, Applied Physics, Condensed Matter
Idioma	en
License	CC BY 4.0
Condición de la licencia (Recomendado-repetible)	CC BY 4.0
Entidad financiadora	National Agency for Research and Development (ANID), under the Ministry of Science, Government of Chile#FONDECYT POSTDOCTORADO project(Comision Nacional de Investigacion Cientifica y Tecnologica (CONICYT)CONICYT FONDECYT)
Referencia del Financiador (Mandatado si es aplicable-repetible)	National Agency for Research and Development (ANID), under the Ministry of Science, Government of Chile FONDECYT POSTDOCTORADO project [3210158]
Formato	pdf