TGA 與管柱實驗之 CO 2 吸/脫附速率比較

由於以TGA系統進行二氧化碳的吸脫附測試時，無法得知其對二 氧化碳的去除速率，因此其吸附速率，由吸附劑於全部反應時間內所 能捕捉的二氧化碳量計算而得，圖4-32中比較了循環吸附能力最佳的 CaAl(95)-O與未改質氧化鈣(CaO)兩者的吸附速率。

由圖4-32中可發現，CaAl(95)-O與CaO的吸附速率與其吸附容量 呈現相通的趨勢，CaO於第一循環之吸附速率為25.3 ± 1.5 mg/g min，

較CaAl(95)的20.1 ± 2.4 mg/g min來得高，但經過3循環後，CaAl(95)-O 的吸附速率明顯優於CaO。欲進行二氧化碳的脫附時，TGA的溫度會 由650 ℃以40 ℃/min的速率上升至850 ℃，因此僅需5分鐘的時間即可 達目標溫度，研究中發現，在進流氣體為氮氣的情況下，當溫度達到 750 ℃左右，吸附劑即開始脫附二氧化碳，至二氧化碳脫附完全的時 間約為2.3 ± 0.2分鐘，因此實驗中設定在850℃下維持1分鐘的已十分 充足。各循環中CaAl(95)-O與CaO在這2.3 ± 0.2分鐘內的脫附速率整 理於圖4-31中，可發現兩者脫附速率所呈現的趨勢與其吸附速率十分 接近，因此可知，經過有機鋁改質後的氧化鈣CaAl(95)-O，於循環再 生時有較佳的吸附與脫附速率。

圖4-33 為使用有機鋁改質的 CaAl(95)-O 與未改質的氧化鈣 CaO 氧化鈣於管柱系統中的吸附速率(僅考慮反應開始後的前 14 分鐘)，可 以發現兩者的吸附速率十分相近，幾乎不分上下，此結果與使用TGA 系統所獲得的結果有所出入，這是由於之前所提到的，計算 TGA 系 統之吸附速率時，其考慮的時間為 10 分鐘內的全部吸附時間，但在 管柱系統中，僅考慮全吸附反應30 分鐘的前 14 分鐘，此時各吸附劑 皆最高的二氧化碳去除效率，而上一節的討論中有提到，儘管 CaO 一開始的去除效率較CaAl(95)-O 高，但由於後續去除效率隨時間的

Cyclic number

0 5 10 15 20

Adsorption rate (mg CO2/g sorbent-min) 0 5 10 15 20 25 30

CaAl(95)-O CaO

圖 4-32 CaAl(95)-O 與 CaO 於 TGA 系統中各循環之吸附速率比較

Cyclic number

0 5 10 15 20

Desorption rate (mg CO2/g sorbent)

0 20 40 60 80 100 120

CaAl(95)-O CaO

圖 4-33 CaAl(95)-O 與 CaO 於 TGA 系統中各循環之脫附速率比較

經過而快速下降，因此經計算後其吸附速率會與CaAl(95)-O 相近。

比較圖 4-32 與圖 4-34 的結果，發現儘管 TGA 系統中進流二氧 化碳的濃度較管柱系統中的 15 %少 5 %，但 CaAl(95)-O 與 CaO 於 TGA 系統中的吸附速率皆較其於管柱系統中來得高，這主要是由於 兩者流量間的差異所造成，進行循環吸脫附測試時， TGA 系統中的 流量為40 ccm(1 atm, 25 ℃)，而管柱系統的流量卻高達 500 ccm(1 atm, 25 ℃)，雖然 TGA 系統的氣體停留時間無法準確計算得知，但光從兩 系統如此大的流量差異，即可推測 TGA 系統中的停留時間較管柱系 統大上許多，因此管柱系統在較短的停留時間下，其二氧化碳吸附速 率亦相對較低。

Cyclic number

0 5 10 15 20

Adsorption rate (g CO2/g sorbent-min) 0 2 10 12

14

CaAl(95)-O

CaO

圖 4-34 CaAl(95)-O 與 CaO 於管柱系統中每循環的吸附速率比較