Tailoring Solvent Polarity via Molecular Polarity Index for Energy-Efficient Biphasic CO2 Capture with Enhanced Mass Transfer
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Abstract The development of high-performance biphasic absorbents is limited by empirical screening and the difficulty of balancing CO2 capacity, phase behavior, and regeneration energy. Here, the molecular polarity index (MPI), a descriptor of molecular surface polarity, is exploited to rationalize and shortlist physical solvents according to their compatibility with the polar species generated upon CO2 absorption. Built around 1-(2-aminoethyl) piperazine (AEP) as the reactive amine, a quaternary formulation incorporating ethylene glycol, dimethyl sulfoxide (DMSO), and diethylene glycol diethyl ether (DGDE) was assembled. MPI analysis showed that the polarity gap between DGDE and the highly polar carbamate/protonated-amine products drives phase splitting, whereas DMSO tunes the local polarity to retain the ionic products within a compact-rich phase. The optimized absorbent confined the rich phase to ∼53% of the total volume, concentrated over 96% of captured CO2 therein, and reached a loading of 0.58 mol/mol. 13C NMR confirmed that DMSO partitions chiefly into the lean phase, shielding it from thermal regeneration. Consequently, the regeneration duty dropped to 1.72 GJ/t CO2, while the absorption rate rose to 25.2 mmol/(m2·s), 2.05 times that of MEA. Coupling polarity matching with multicomponent tuning thus offers a transferable route to low-energy, mass-transfer-intensified CO2 capture.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Tailoring Solvent Polarity via Molecular Polarity Index for Energy-Efficient Biphasic CO2 Capture with Enhanced Mass Transfer
- Date Crossref
- 14/08/2026
- Éditeur
- American Chemical Society (ACS)
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Zhejiang University of Science and Technology pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Zhejiang University of Technology pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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China University of Petroleum pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Zhejiang Energy Research Institute pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Zhejiang University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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CHN Energy New Energy Technology Research Institute Co. pays non établi dans la noticeStructure de recherche
Zhejiang University of Science and Technology, Zhejiang University of Technology et China University of Petroleum, avec 3 autres affiliations.
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