Reaction Kinetics of Carbon Dioxide in Aqueous Diethanolamine Solutions Using the Stopped-Flow Technique

• Authors: Marta Siemieniec , Hanna Kierzkowska-Pawlak , Andrzej Chacuk
• Languages of publication: EN

Abstracts

EN

The pseudo-first-order rate constants (kOV) for the reactions between CO2 and diethanolamine have been studied using the stopped-flow technique in an aqueous solution at 293, 298, 303 and 313 K. The amine concentrations ranged from 167 to 500 mol·m-3. The overall reaction rate constant was found to increase with amine concentration and temperature. Both the zwitterion and termolecular mechanisms were applied to correlate the experimentally obtained rate constants. The values of SSE quality index showed a good agreement between the experimental data and the corresponding fit by the use of both mechanisms.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań kinetycznych reakcji CO2 w wodnych roztworach dietanoloaminy. Badania przeprowadzono z zastosowaniem techniki zatrzymanego przepływu w temperaturze 293, 298, 303 i 313 K, w zakresie stężeń aminy od 167 do 500 mol·m-3. Stwierdzono wzrost wartości stałej szybkości reakcji pseudopierwszego rzędu wraz ze wzrostem stężenia aminy oraz temperatury. Dane eksperymentalne zostały opisane za pomocą zależności kinetycznych wynikających z mechanizmu jonu dwubiegunowego oraz reakcji trójmolekularnej. Parametry kinetyczne dla obu mechanizmów wyznaczono w oparciu o minimalizację przyjętego wskaźnika jakości (SSE). Wartości tego wskaźnika wykazały dobrą zgodność pomiędzy danymi doświadczalnymi i odpowiednimi dopasowaniami z użyciem obu modeli kinetycznych.

Keywords

EN

reaction kinetics; CO2 absorption; kinetic model; diethanolamine; stopped-flow technique

PL

kinetyka reakcji; absorpcja CO2; model kinetyczny; dietanoloamina; technika zatrzymanego przepływu

• Publisher: De Gruyter Open
• Journal: Ecological Chemistry and Engineering S
• Year: 2012
• Volume: 19
• Issue: 1
• Pages: 55-66

Dates

published

1 - 1 - 2012

online

8 - 11 - 2011

Contributors

author

Marta Siemieniec

• Faculty of Process and Environmental Engineering, Technical University of Lodz, ul. Wólczańska 213, 90-924 Łódź, Poland

author

Hanna Kierzkowska-Pawlak

• Faculty of Process and Environmental Engineering, Technical University of Lodz, ul. Wólczańska 213, 90-924 Łódź, Poland

author

Andrzej Chacuk

• Faculty of Process and Environmental Engineering, Technical University of Lodz, ul. Wólczańska 213, 90-924 Łódź, Poland

References

• Ali SA. Kinetic study of the reaction of diethanolamine with carbon dioxide in aqueous and mixed solvent systems - application to acid gas cleaning. Sep Purif Technol. 2004;38:281-296. DOI 10.1016/j.seppur.2003.12.004.[Crossref]
• Laddha SS, Danckwerts PV. Reaction of CO2 with ethanolamines: kinetics from gas-absorption. Chem Eng Sci. 1981;36:479-482. DOI 10.1016/0009-2509(81)80135-2.[Crossref]
• Versteeg GF, van Swaaij WPM. On the kinetics between CO2 and alkanolamines both in aqueous and non-aqueous solutions - I. Primary and secondary amines. Chem Eng Sci. 1988;43:573-585. DOI 10.1016/0009-2509(88)87017-9.[Crossref]
• Caplow M. Kinetics of carbamate formation and breakdown. J Amer Chem Soc. 1968;90:6795-6803. DOI 10.1021/ja01026a041.[Crossref]
• Crooks JE, Donnellan JP. Kinetics and mechanism of the reaction between carbon dioxide and amines in aqueous solution. J Chem Soc Perkin Trans. II. 1989;4:331-333. DOI 10.1039/P29890000331.[Crossref]
• Henni A. Reply to "Comments on 'Reaction kinetics of CO2 in aqueous ethylenediamine, ethyl ethanolamine, and diethyl monoethanolamine solutions in the temperature range of 298-313 K, using the stopped-flow technique". Ind Eng Chem Res. 2008;47:991-992. DOI 10.1021/ie0715613.[Crossref][WoS]
• SFM-20 User's Manual v. 2.1 - August 2008.
• MCS-200 User's Manual v. 1.1 - June 2007.
• Benamor A, Ali BS, Aroua MK. Kinetic of CO2 absorption and carbamate formation in aqueous solutions of diethanolamine. Korean J Chem Eng. 2008;25:451-460. DOI 10.1007/s11814-008-0077-3.[WoS][Crossref]
• Blauwhoff PMM, Versteeg GF, van Swaaij WPM. A Study on the reaction between CO2 and alkanolamines in aqueous solutions. Chem Eng Sci. 1983;38:1411-1429. DOI 10.1016/0009-2509(83)80077-3.[Crossref]
• Versteeg GF, Oyevaar MH. The reaction between CO2 and diethanolamine at 298 K. Chem Eng Sci. 1989;44:1264-1268. DOI 10.1016/0009-2509(89)87026-5.[Crossref]
• Marquardt D. An algorithm for least-squares estimation of nonlinear parameters. SIAM J Appl Math. 1963;11:431-441. DOI 10.1137/0111030.[Crossref]
• Rinker EB, Ashour SS, Sandall OC. Kinetics and modeling of carbon dioxide absorption into aqueous solutions of diethanolamine. Ind Eng Chem Res. 1996;35:1107-1114. DOI 10.1021/ie950336v.[Crossref]
• Jamal A, Meisen A, Lim CJ. Kinetics of carbon dioxide absorption and desorption in aqueous alkanolamine solutions using a novel hemispherical contactor - II: Experimental results and parameter estimation. Chem Eng Sci. 2006;61:6590-6603. DOI 10.1016/j.ces.2006.04.047.[Crossref]
• Zhang X, Zhang Ch, Liu Y. Kinetics of absorption of CO2 into aqueous solution of MDEA blended with DEA. Ind Eng Chem Res. 2002;41:1135-1141. DOI 10.1021/ie010605j.[Crossref]
• Blanc CC, Demarais G. The reaction of CO2 with diethanolamine. Int Chem Eng. 1984;24:43-52.

Identifiers

DOI

10.2478/v10216-011-0006-y