Synthesis and characterization of amine-modified hydrogels comprising chitosan and hydroxyethyl cellulose for CO2 capture

Abstract

La captura de gases que contienen CO2 mediante soluciones acuosas de aminas ha sido utilizada por varias décadas y presenta varios beneficios como fácil selección de aminas, rápida velocidad de adsorción y estabilidad química, sin embargo, su regeneración conlleva un consumo significativo de energía y problemas de corrosión y degradación oxidativa. Los adsorbentes sólidos, que emplean la funcionalización de materiales de soporte con aminas mediante el injerto químico, muestran potencial para abordar la adsorción de CO2 en procesos de precombustión, ofreciendo una solución efectiva y económicamente viable. En este estudio, se logró la síntesis de hidrogeles compuestos por quitosano e hidroxietilcelulosa mediante reticulación con ácido cítrico, mejorando su capacidad de adsorción mediante el injerto químico de polietilenoimina ramificada en la estructura, utilizando glutaraldehído como agente de reticulación. Estos hidrogeles fueron sometidos a 5 ciclos de adsorción y desorción en una atmósfera de CO2 pura y seca a 30 °C, obteniendo una capacidad máxima de adsorción de 4.02 mmolg−1 y 7.07 mmolg−1, respectivamente. Los modelos de Elovich, Difusión Intrapartícula y Pseudo-primer orden se ajustaron para predecir el comportamiento de adsorción de CO2 de ambos tipos de hidrogeles. En el caso del hidrogel CH-HMW/HEC_M5, se observó un comportamiento cinético dual durante los ciclos de adsorción, mientras que el modelo pseudo-primer orden sugiere un CO2 controlado por difusión hacia los sitios activos para el hidrogel CH-HMW/HEC_M10. Además, el hidrogel CH-HMW/HEC_M5 demostró una excelente reciclabilidad a través de la adsorción-desorción de CO2 después de 5 ciclos. Ambos hidrogeles muestran potencial para la adsorción de Dióxido de Carbono y merecen una mayor investigación.