catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2023-2-6-14catal-878Research ArticleОБЩИЕ ВОПРОСЫ КАТАЛИЗАGENERAL PROBLEMS OF CATALYSISВлияние водорастворимых полимеров на динамику сорбции диоксида углерода известковыми сорбентамиThe effect of water-soluble polymers on the dynamics of carbon dioxide sorption by lime sorbentsДеревщиковВ. С.DerevschikovV. S.ctls@kalvis.ruСелютинаО. Ю.SelyutinaO. Yu.ctls@kalvis.ruИнститут катализа им. Г.К. Борескова СО РАН (ИК СО РАН), НовосибирскРоссияBoreskov Institute of Catalysis SB RAS, NovosibirskRussian FederationИнститут химической кинетики и горения СО РАН (ИХКГ СО РАН), НовосибирскРоссияVoevodsky Institute of Chemical Kinetics and Combustion, NovosibirskRussian Federation202327032023232614Copyright © LLC "KALVIS", 20232023LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/878

В работе исследовано влияние водорастворимых полимеров различного строения на сорбционные свойства нерегенирируемых известковых сорбентов диоксида углерода. Показано, что введение водорастворимых полимеров в состав сорбентов способно как снижать, так и повышать время защитного действия сорбентов. Для объяснения полученных закономерностей исследована пористая структура сорбентов, проведено молекулярно-динамическое моделирование транспорта диоксида углерода, рассчитаны коэффициенты диффузии СО2 в водно-полимерных растворах. Результаты моделирования коррелируют с данными сорбционного эксперимента: большая сорбционная динамическая емкость поглотителя достигается в случае добавки водно-полимерной среды с большим коэффициентом диффузии СО2. Полученные результаты могут быть использованы как для оптимизации систем выделения диоксида углерода из газовых смесей, так и для интенсификациии массопереноса в системах для фото- и электрокаталитической конверсии СО2 в полезные продукты.

The effect of water-soluble polymers with different structure on the sorption properties of nonregenerable lime sorbents of carbon dioxide was studied. It was found that the introduction of water-soluble polymers into the sorbents could either decrease or increase the protective power time of the sorbents. To explain the revealed regularities, pore structure of the sorbents was investigated, molecular-dynamic modeling of the carbon dioxide transport was performed, and CO2 diffusion coefficients in water-polymer solutions were calculated. The results of the modeling correlate with the sorption experiment data: a high dynamic sorption capacity of the sorbent is reached after adding a water-polymer medium with a high CO2 diffusion coefficient. The results obtained can be used both to optimize the systems for the recovery of carbon dioxide from gas mixtures and to intensify mass transfer in the systems intended for photo- and electrocatalytic conversion of CO2 to useful products.

сорбентнатронная известьдиоксид углеродавремя защитного действияводорастворимый полимерsorbentsoda limecarbon dioxideprotective power timewater-soluble polymerReferencesUdara Willhelm Abeydeera L.H., Wadu Mesthrige J., Samarasinghalage T.I. // Sustainability. 2019. V. 11. № 14. P. 3972.Udara Willhelm Abeydeera L.H., Wadu Mesthrige J., Samarasinghalage T.I. // Sustainability. 2019. V. 11. № 14. P. 3972.Ameyaw B., Yao L., Oppong A., Agyeman J.K. // Energy Policy. 2019. V. 130. P. 7–21.Ameyaw B., Yao L., Oppong A., Agyeman J.K. // Energy Policy. 2019. V. 130. P. 7–21.Gao J., Hou H., Zhai Y., Woodward A., Vardoulakis S., Kovats S., Wilkinson P., Li L., Song X., Xu L., Meng B., Liu X., Wang J., Zhao J., Liu Q. // Environ. Pollut. 2018. V. 240. P. 683–698.Gao J., Hou H., Zhai Y., Woodward A., Vardoulakis S., Kovats S., Wilkinson P., Li L., Song X., Xu L., Meng B., Liu X., Wang J., Zhao J., Liu Q. // Environ. Pollut. 2018. V. 240. P. 683–698.Fasihi M., Efimova O., Breyer C. // Journal of Cleaner Production. 2019. V. 224. P. 957–980.Fasihi M., Efimova O., Breyer C. // Journal of Cleaner Production. 2019. V. 224. P. 957–980.Vega F., Baena-Moreno F.M., Gallego Fernández L.M., Portillo E., Navarrete B., Zhang Z. //Applied Energy. 2020. V. 260. P.114313.Vega F., Baena-Moreno F.M., Gallego Fernández L.M., Portillo E., Navarrete B., Zhang Z. //Applied Energy. 2020. V. 260. P.114313.Varghese A.M., Karanikolos G.N. // International Journal of Greenhouse Gas Control. 2020. V. 96. P.103005.Varghese A.M., Karanikolos G.N. // International Journal of Greenhouse Gas Control. 2020. V. 96. P.103005.Lee J.Y., Park C.Y., Moon S.Y., Choi J.H., Chang B.J., Kim J.H. // J. Membr. Sci. 2019. V. 589. P. 117214.Lee J.Y., Park C.Y., Moon S.Y., Choi J.H., Chang B.J., Kim J.H. // J. Membr. Sci. 2019. V. 589. P. 117214.Salih H.A., Pokhrel J., Reinalda D., AlNashf I., Khaleel M., Vega L.F., Karanikolos G.N., Abu Zahra M. // International Journal of Greenhouse Gas Control. 2021. V.110. P. 103415.Salih H.A., Pokhrel J., Reinalda D., AlNashf I., Khaleel M., Vega L.F., Karanikolos G.N., Abu Zahra M. // International Journal of Greenhouse Gas Control. 2021. V.110. P. 103415.Yu W., Wang T., Park A.A., Fang M. // Nanoscale. 2019. V. 11. № 37. P. 17137–17156.Yu W., Wang T., Park A.A., Fang M. // Nanoscale. 2019. V. 11. № 37. P. 17137–17156.Devendiran D.K., Amirtham V.A. // Renewable Sustainable Energy Rev. 2016. V.60. P. 21–40.Devendiran D.K., Amirtham V.A. // Renewable Sustainable Energy Rev. 2016. V.60. P. 21–40.Kuehnel, M. F., Orchard, Katherine L., Dalle K. E., Reisner E. // J. Am. Chem. Soc. 2017. V. 139. № 21. P. 7217–7223.Kuehnel, M. F., Orchard, Katherine L., Dalle K. E., Reisner E. // J. Am. Chem. Soc. 2017. V. 139. № 21. P. 7217–7223.Resasco J, Bell A.T. // Trends in Chemistry. 2020. V. 2. № 9. P. 825-836.Resasco J, Bell A.T. // Trends in Chemistry. 2020. V. 2. № 9. P. 825-836.Olmeda B., Villén L., Cruz A., Orellana G., Perez-Gil J. // Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Biomembranes. 2010. V. 1798. № 6. P. 1281–1284.Olmeda B., Villén L., Cruz A., Orellana G., Perez-Gil J. // Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Biomembranes. 2010. V. 1798. № 6. P. 1281–1284.Derevschikov V.S., Kazakova E.D., Yatsenko D.A., Veselovskaya J.V. // Separation Science and Technology. 2021. V.56. P. 485–497.Derevschikov V.S., Kazakova E.D., Yatsenko D.A., Veselovskaya J.V. // Separation Science and Technology. 2021. V.56. P. 485–497.Деревщиков В.С., Казакова Е.Д. // Катализ в промышленности. 2019. Т. 19. С. 258–264.Деревщиков В.С., Казакова Е.Д. // Катализ в промышленности. 2019. Т. 19. С. 258–264.Гладышев Н.Ф., Гладышева Т.В., Путин Б.В., Путин С.Б. Известковые поглотители нового поколения. М.: Изд. дом «Спектр», 2012. 136 с.Гладышев Н.Ф., Гладышева Т.В., Путин Б.В., Путин С.Б. Известковые поглотители нового поколения. М.: Изд. дом «Спектр», 2012. 136 с.Гладышева Т.В., Гладышев Н.Ф., Дворецкий С.И., Суворова Ю.А. Известковые хемосорбенты. Получение. Свойства. Применение. М.: Изд. дом «Спектр», 2015. 184 с.Гладышева Т.В., Гладышев Н.Ф., Дворецкий С.И., Суворова Ю.А. Известковые хемосорбенты. Получение. Свойства. Применение. М.: Изд. дом «Спектр», 2015. 184 с.Юркевич А.А., Ивахнюк Г.К., Федоров Н.Ф. Технологические основы производства химических компонентов систем жизнеобеспечения. СПб.: Менделеев, 2014. 368 с.Юркевич А.А., Ивахнюк Г.К., Федоров Н.Ф. Технологические основы производства химических компонентов систем жизнеобеспечения. СПб.: Менделеев, 2014. 368 с.Ивахнюк Г.К., Кожина Т.Г., Самонин В.В., Федоров Н.Ф., Слесарева М.О. // Журнал прикладной химии. 1991. Т. 64. С. 578–582.Ивахнюк Г.К., Кожина Т.Г., Самонин В.В., Федоров Н.Ф., Слесарева М.О. // Журнал прикладной химии. 1991. Т. 64. С. 578–582.Самонин В.В., Кругликова И.В., Федоров Н.Ф. // Журнал прикладной химии. 1994. Т. 67. С. 300–302.Самонин В.В., Кругликова И.В., Федоров Н.Ф. // Журнал прикладной химии. 1994. Т. 67. С. 300–302.Корешонкова М.О., Ивахнюк Г.К., Крылов В.К., Малинин В.Р. // Журнал прикладной химии. 1997. Т. 70. С. 1743–1744.Корешонкова М.О., Ивахнюк Г.К., Крылов В.К., Малинин В.Р. // Журнал прикладной химии. 1997. Т. 70. С. 1743–1744.Murray J.M., Renfrew C.W., Bedi A., McCrystal C.B., Jones D.S., Fee J.P. // Anesthesiology. 1999. V. 91. № 5. P. 1342–1348.Murray J.M., Renfrew C.W., Bedi A., McCrystal C.B., Jones D.S., Fee J.P. // Anesthesiology. 1999. V. 91. № 5. P. 1342–1348.Деревщиков В.С., Казакова Е.Д., Веселовская Ж.В., Яценко Д.А., Козлов Д.В. // Журнал физической химии. 2021. Т. 95. № 7. С. 1095–1100.Деревщиков В.С., Казакова Е.Д., Веселовская Ж.В., Яценко Д.А., Козлов Д.В. // Журнал физической химии. 2021. Т. 95. № 7. С. 1095–1100.Lowell S., Shields J.E., Thomas M.A., Thommes M. Characterization of Porous Solids and Powders: Surface Area, Pore Size and Density. New York: Springer, 2004. 363 p.Lowell S., Shields J.E., Thomas M.A., Thommes M. Characterization of Porous Solids and Powders: Surface Area, Pore Size and Density. New York: Springer, 2004. 363 p.Oostenbrink C., Villa A., Mark A.E., Van Gunsteren W.F. // Journal of Computational Chemistry. 2004. Vol. 25. № 13. P. 1656- 1676.Oostenbrink C., Villa A., Mark A.E., Van Gunsteren W.F. // Journal of Computational Chemistry. 2004. Vol. 25. № 13. P. 1656- 1676.Essmann U., Perera L., Berkowitz M.L., Darden T., Lee H., Pedersen L.G. // J. Chem. Phys. 1995. V. 103. № 19. P. 8577–8593.Essmann U., Perera L., Berkowitz M.L., Darden T., Lee H., Pedersen L.G. // J. Chem. Phys. 1995. V. 103. № 19. P. 8577–8593.Parrinello M., Rahman A. // J. Appl. Phys. 1998. V. 52. P. 7182.Parrinello M., Rahman A. // J. Appl. Phys. 1998. V. 52. P. 7182.Hoover W.G. // Phys. Rev. A. 1985. V. 31. P. 1695.Hoover W.G. // Phys. Rev. A. 1985. V. 31. P. 1695.ALOthman Z.A. // Materials. 2012. V. 5. P. 2874–2902. doi:10.3390/ma5122874.ALOthman Z.A. // Materials. 2012. V. 5. P. 2874–2902. doi:10.3390/ma5122874.Rouquerol J., Avnir D., Fairbridge C.W., Everett D.H., Haynes J.H., Penicone N., Ramsay J.D.F., Sing K.S.W., Unger K.K. // Pure Appl. Chem. 1994. V. 66. № 8. P. 1739–1758.Rouquerol J., Avnir D., Fairbridge C.W., Everett D.H., Haynes J.H., Penicone N., Ramsay J.D.F., Sing K.S.W., Unger K.K. // Pure Appl. Chem. 1994. V. 66. № 8. P. 1739–1758.Ланге К.Р. Поверхностно-активные вещества: синтез, свойства, анализ, применение. СПб.: Профессия, 2007. 240 c.Ланге К.Р. Поверхностно-активные вещества: синтез, свойства, анализ, применение. СПб.: Профессия, 2007. 240 c.Данквертс П.В. Газожидкостные реакции. М.: Химия, 1973. 296 с.Данквертс П.В. Газожидкостные реакции. М.: Химия, 1973. 296 с.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.