Prediction of biphasic separation in CO2 absorption using a molecular surface information-based machine learning model

醇胺 溶剂 吸收(声学) 化学 相(物质) 机器学习 材料科学 有机化学 计算机科学 水溶液 复合材料
作者
Taishi Kataoka,Yingquan Hao,Ying‐Chieh Hung,Yasuhiko Orita,Yusuke Shimoyama
出处
期刊:Environmental Science: Processes & Impacts [Royal Society of Chemistry]
卷期号:24 (12): 2409-2418 被引量:1
标识
DOI:10.1039/d2em00253a
摘要

Carbon dioxide capture technologies have become a focus to overcome global warming. Biphasic absorbents are one of the promising approaches for energy-saving CO2 capture processes. These biphasic absorbents are mainly composed of a mixed solvent composed of alkanolamine and organic solvents like glycol ether or alcohol. However, screening experiments of the mixed-solvent absorbents are required to search for biphasic absorbents due to their complicated phase behavior. In this work, we developed a prediction method for the phase states of the mixed-solvent absorbents using a quantum calculation and machine learning models, including random forest, logistic regression, and support vector machine models. There are 61 mixed-solvent absorbents containing alkanolamine/glycol ether or alcohol in the dataset. The machine learning models successfully predicted the phase states of the mixed-solvent absorbents before and after CO2 absorption with accuracies of more than 90%. Furthermore, we analyzed the contributions of explanatory variables for prediction using the learned model. As a result, we found that molecular surface charge of the amine species is more important than those of the other organic solvents to determine the phase behaviors during CO2 absorption.
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