Uma importante universidade chinesa com forte foco em engenharia química e tecnologia ambiental buscou uma plataforma experimental confiável para pesquisa de captura de carbono e treinamento de estudantes em laboratório. A universidade precisava de um sistema que pudesse controlar com precisão o fluxo de gás, a pressão, a temperatura e a concentração de dióxido de carbono, ao mesmo tempo que media a capacidade de adsorção e a dinâmica de dessorção em uma variedade de materiais adsorventes. A MicroNewton forneceu um sistema experimental completo de adsorção de dióxido de carbono projetado para atender a esses requisitos, integrando fornecimento de gás, regulação de pressão, medição de fluxo, detecção de concentração, adsorção e aquisição de dados em uma única plataforma coordenada.

O sistema opera como um circuito contínuo de gás. Uma unidade de fornecimento de gás com tanque de armazenamento de 10 L alimenta dióxido de carbono e gás de arraste através de um dispositivo regulador de pressão e tanque tampão, garantindo condições de entrada estáveis. Um medidor de fluxo de massa de gás com faixa de 0 a 500 SLPM controla o fornecimento de gás com uma precisão de mais ou menos 0,2% da escala completa. O gás então entra em um recipiente de adsorção alojado em um banho-maria de temperatura constante, capaz de manter temperaturas de 5 a 100 graus Celsius negativos com uma flutuação de mais ou menos 0,05 graus. Um sensor de concentração de dióxido de carbono com resolução de 1 ppm monitora o gás de saída em tempo real, enquanto um sistema de aquisição de dados registra todos os parâmetros em uma tela industrial sensível ao toque de 10,1 polegadas. A pressão é gerenciada por um controlador de pressão de gás com resolução de 0,001 psi e monitorado por sensores de precisão, e uma bomba de vácuo com pressão final de 2 Pa suporta a dessorção de oscilação de pressão. Hastes de aquecimento e termopares tipo T permitem controle térmico preciso para regeneração de oscilação de temperatura.

Estudantes e pesquisadores que usam o sistema experimental de adsorção de dióxido de carbono ganham experiência prática em um ciclo completo de ciência de adsorção. A temperatura constante, eles medem a capacidade de adsorção em diferentes pressões e traçam isotermas de adsorção, construindo uma compreensão dos princípios de equilíbrio de adsorção. Eles comparam o desempenho de diferentes materiais adsorventes, incluindo carvão ativado, peneiras moleculares e materiais de estrutura metálica orgânica, avaliando a capacidade e seletividade de adsorção de dióxido de carbono. Experimentos de efeito de temperatura revelam como as condições térmicas influenciam o comportamento de adsorção e a taxa de adsorção. Para dessorção, os alunos aplicam aquecimento ou vácuo para regenerar o adsorvente gasto, observando o ciclo de dessorção de adsorção e aprendendo os princípios de adsorção por oscilação de temperatura e adsorção por oscilação de pressão. Eles medem curvas de concentração versus tempo durante a dessorção para calcular a taxa de dessorção, quantidade de dessorção, tempo de dessorção e grau de regeneração, dominando as características dinâmicas dos processos de dessorção. Todos os dados experimentais são registrados pelo sistema de aquisição integrado e podem ser exportados para análise posterior e elaboração de relatórios.

Ao combinar o controle preciso do processo com a aquisição abrangente de dados, o sistema experimental de adsorção de dióxido de carbono oferece à universidade uma plataforma versátil para pesquisa de captura de carbono, triagem de materiais adsorventes e ensino prático de engenharia. Os alunos vão além das descrições dos livros didáticos para gerar, analisar e interpretar dados reais de adsorção, preparando-os para carreiras em tecnologia de captura de carbono, engenharia química e ciências ambientais.

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