Регенерируемые сорбенты СО2 на основе карбоната калия и углеродных нанотрубок

Разработка эффективных методов улавливания CO2 имеет ключевое значение для решения задачи декарбонизации и для поддержания состава воздушной среды в замкнутых системах жизнеобеспечения. Регенерируемые сорбенты на основе карбоната калия (K2CO3) обеспечивают обратимое поглощение CO2. Однако для их эффективной работы необходимо использовать пористые носители, которые обеспечивают диспергирование активного компонента и увеличивают скорость сорбции. Углеродные нанотрубки (УНТ) представляют собой перспективный носитель, благодаря высокой удельной поверхности, химической и термической стабильности. В работе синтезированы регенерируемые сорбенты K2CO3/УНТ и изучены их сорбционные свойства в условиях, имитирующих удаление СО2 в системах жизнеобеспечения и декарбонизации. Максимальная сорбционная емкость, равная 15 мас.% по СО2, достигнута на сорбенте с содержанием K2CO3 71 мас.%. Полученные регенерируемые материалы характеризуются стабильной сорбционной емкостью в циклах сорбции-регенерации, что открывает перспективы для их практического применения.

1. Zheng J., Chen X., Ma J., Liang C. // Sep. Purif. Technol. 2025. V. 363. P. 132099.

2. Garcia J.A., Villen-Guzman M., Rodriguez-Maroto J.M., Paz-Garcia J.M. // J. Environ. Chem. Eng. 2022. V. 10. № 5. P. 108470.

3. Filonchyk M., Peterson M.P., Zhang L., Hurynovich V., He Y. // Sci. Total Environ. 2024. V. 935. P. 173359.

4. . URL: https://www.ipcc.ch/ (accessed: 20.08.2020).

5. Zhao Y., Dong Y., Guo Y., Huo F., Yan F., He H. // Chinese J. Chem. Eng. 2021. V. 31. P. 113–125.

6. Pleil J.D., Ariel Geer Wallace M., Davis M.D., Matty C.M. // J. Breath Res. 2021. V. 15. № 4. P. 10.1088/1752-7163/ac2589.

7. Satish U., Mendell M.J., Shekhar K., Hotchi T., Sullivan D., Streufert S., Fisk W.J. // Environ. Health Perspect. 2012. V. 120. № 12. P. 1671.

8. Langford N.J. // Toxicol. Rev. 2005. V. 24. № 4. P. 229–235.

9. Wells J.D., Belancik G.A. // Chem Bio Eng. 2025. .

10. Pasichnyk M., Stanovsky P., Polezhaev P., Zach B., Šyc M., Bobák M., Jansen J.C., Přibyl M., Bara J.E., Friess K., Havlica J., Gin D.L., Noble R.D., Izák P. // Sep. Purif. Technol. 2023. V. 323. P. 124436.

11. Kim S., Scholes C.A., Heath D.E., Kentish S.E. // Chem. Eng. J. 2021. V. 411. P. 128468.

12. Meng F., Meng Y., Ju T., Han S., Lin L., Jiang J. // Renew. Sustain. Energy Rev. 2022. V. 168. P. 112902.

13. Safarzadeh Khosrowshahi M., Afshari Aghajari A., Rahimi M., Maleki F., Ghiyabi E., Rezanezhad A., Bakhshi A., Salari E., Shayesteh H., Mohammadi H. // Mater. Today Sustain. 2024. V. 27. P. 100900.

14. Гладышева Т.В., Гладышев Н.Ф., Дворецкий С.И., Суворова Ю.А. Известковые хемосорбенты. Получение. Свойства. Применение. М.: Издательский дом «Спектр», 2015. 184 с.

15. Гладышева Т.В., Гладышев Н.Ф., Дворецкий С.И., Гатапова Н.Ц.,Суворова Ю.А. // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2015. Т. 21. № 3. С. 429-437.

16. Harmata W., Szcześniak Z., Sobiech M., Baryłka A. // Inżynieria Bezpieczeństwa Obiektów Antropog. 2023. V. 3. № 3. P. 53–71.

17. Stull J.O., White M.G. // Toxicol. Environ. Chem. 1985. V. 10. № 2. P. 133–155.

18. Jiang Y., Bashraheel M.K., Liu H., Poelaert J., Van de Velde M., Vandenbroucke G., Carette R., De Wolf A.M., Hendrickx J.F.A. // J. Clin. Monit. Comput. 2019. V. 33. № 6. P. 1081–1087.

19. Velmurugan H., Md H., Karim R., Neelambaran K., Thangaraju P. // Signif. Nonsignificant Risk Med. Devices. 2024. P. 45–72.

20. Derevschikov V.S., Kazakova E.D., Yatsenko A., Veselovskaya J.V. // Sep. Sci. Technol. 2020. V. 00. № 00. P. 1–13.

21. Ли. Ч., Ивахнюк Г.К., Федоров Н.Ф., Пименова М.А. Основы технологий производства химических компонентов систем жизнеобеспечения. Санкт-Петербург: Лань, 2020. 368 с.

22. Tovar T.M., LeVan M.D. // Adsorption. 2017. V. 23. № 1. P. 51–56.

23. Ahmadi M., Ghaemi A., Qasemnazhand M. // Sci. Rep. 2023. V. 13. № 1. P. 1–18.

24. Gladyshev N.F., Gladysheva T. V., Putin S.B., Dorokhov R. V., Simanenkov E.I., Plotnikov M.Y., Rodaev V. V. // Russ. J. Gen. Chem. 2014. V. 84. № 11. P. 2353–2358.

25. Ekhilevskiy S.G., Potapenko E.P. // Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наук. 2021. V. 66. № 1. P. 101–109.

26. Shkatulov A.I., Houben J., Fischer H., Huinink H.P. // Renew. Energy. 2020. V. 150. P. 990–1000.

27. Rodríguez-Mosqueda R., Bramer E.A., Roestenberg T., Brem G. // Ind. Eng. Chem. Res. 2018. V. 57. № 10. P. 3628–3638.

28. Veselovskaya J.V., Derevschikov V.S., Kardash T.Y., Stonkus O.A., Trubitsina T.A., Okunev A.G. // Int. J. Greenh. Gas Control. 2013. V. 17. .

29. Derevschikov V.S., Kuznetsov V.L., Veselovskaya J. V., Moseenkov S.I., Yatsenko D.A., Suknev A.P., Leonova A.A., Makolkin N. V., Ruvinskiy P.S. // Ind. Eng. Chem. Res. 2023. V. 62. № 47. P. 20340–20351.

30. Derevschikov V.S., Veselovskaya J. V., Shalygin A.S., A.Yatsenko D., Sheshkovas A.Z., Martyanov O.N. // Chinese J. Chem. Eng. 2021. V. 46. P. 11–20.

31. Постернак Н.В., Путин С.Б., Симаненков С.И., Гатапова Н.Ц. // Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2012. Т. 18. № 1. С. 173–181.

32. Abdulkadir B.A., Setiabudi H.D. // Chem. Eng. Technol. 2025. V. 48. № 2. P. e202400067.

33. Hussain C.M., Saridara C., Mitra S. // J. Chromatogr. A. 2008. V. 1185. № 2. P. 161–166.

34. Sezer N., Koç M. // Surfaces and Interfaces. 2019. V. 14. P. 1–8.

35. Lau C.H., Cervini R., Clarke S.R., Markovic M.G., Matisons J.G., Hawkins S.C., Huynh C.P., Simon G.P. // J. Nanoparticle Res. 2008. V. 10. № SUPPL. 1. P. 77–88.

36. Smith B., Wepasnick K., Schrote K.E., Cho H.H., Ball W.P., Fairbrother D.H. // Langmuir. 2009. V. 25. № 17. P. 9767–9776.

37. Dubey R., Dutta D., Sarkar A., Chattopadhyay P. // Nanoscale Adv. 2021. V. 3. № 20. P. 5722–5744.

38. Xu F., Sun L.X., Zhang J., Qi Y.N., Yang L.N., Ru H.Y., Wang C.Y., Meng X., Lan X.F., Jiao Q.Z., Huang F.L. // J. Therm. Anal. Calorim. 2010. V. 102. № 2. P. 785–791.

39. Feng D., Zhao Z., Li P., Li Y., Zha J., Hu J., Zhang Y., Feng Y. // Mater. Today. 2024. V. 75. P. 285–308.

40. He Z., Zhang C., Zhu Z., Yu Y., Zheng C., Wei F. // Adv. Funct. Mater. 2024. V. 34. № 48. P. 2408285.

41. Salah L.S., Ouslimani N., Bousba D., Huynen I., Danleé Y., Aksas H. // J. Nanomater. 2021. V. 2021. № 1. P. 4972770.

42. Temizel-Sekeryan S., Wu F., Hicks A.L. // Int. J. Life Cycle Assess. 2021. V. 26. № 4. P. 656–672.

43. Modekwe H.U., Ayeleru O.O., Onu M.A., Tobias T., Mamo M.A., Moothi K., Daramolad M.O., Olubambi P.A. 2021. .

44. Derevschikov V.S., Veselovskaya J.V., Kardash T.Y., Trubitsyn D.A., Okunev A.G. // Fuel. 2014. V. 127. .

45. Kuznetsov V.L., Krasnikov D. V., Schmakov A.N., Elumeeva K. V. // Phys. Status Solidi Basic Res. 2012. V. 249. № 12. P. 2390–2394.

46. Mel’gunov M.S., Ayupov A.B. // Microporous Mesoporous Mater. 2017. V. 243. P. 147–153.

47. Barrett E.P., Joyner L.G., Halenda P.P. // J. Am. Chem. Soc. 1951. V. 73. № 1. P. 373–380.

48. Shaheer Akhtar M., Park J.G., Lee H.C., Lee S.K., Yang O.B. // Electrochim. Acta. 2010. V. 55. № 7. P. 2418–2423.

49. Bielec K., Kowalski A., Bubak G., Witkowska Nery E., Hołyst R. // J. Phys. Chem. Lett. 2021. V. 13. № 1. P. 112–117.

50. Breton M.F., Discala F., Bacri L., Foster D., Pelta J., Oukhaled A. // J. Phys. Chem. Lett. 2013. V. 4. № 13. P. 2202–2208.

51. Uddin N.M., Capaldi F.M., Farouk B. // Polymer (Guildf). 2011. V. 52. № 2. P. 288–296.

52. Choukourov A., Grinevich A., Polonskyi O., Hanus J., Kousal J., Slavinska D., Biederman H. // J. Phys. Chem. B. 2009. V. 113. № 10. P. 2984–2989.

53. Gordon Cameron G., Ingram M.D., Younus Qureshi M., Gearing H.M., Costa L., Camino G. // Eur. Polym. J. 1989. V. 25. № 7–8. P. 779–784.

54. Pielichowski K., Flejtuch K. // J. Anal. Appl. Pyrolysis. 2005. V. 73. № 1. P. 131–138.

55. Мальцева Н.В. , Мосеенков С.И. , Лебедева М.В. , Козлов Д.В. Электрохимия. 2024. № 7. С. 512-526.

56. Lin J., Zhao Q., Xiao Y., Huang H. // Energy Built Environ. 2024. .

57. Guo Y., Zhao C., Li C., Wu Y. // Chem. Eng. J. 2015. V. 260. P. 596–604.

58. Masoud N., Bordanaba-Florit G., van Haasterecht T., Bitter J.H. // Ind. Eng. Chem. Res. 2021. V. 60. № 38. P. 13749–13755.

59. Ng L.H., Ling J.K.U., Hadinoto K. // Pharmaceutics. 2022. V. 14. № 10. P. 2015.

60. Ивахнюк Г.К., Кожина Т.Г., Самонин В.В., Федоров Н.Ф., Слесарева М.О. // Журнал прикладной химии. 1991. №. 3. С. 578–582.

61. Деревщиков В.С.,Селютина O.Ю. // Катализ в промышленности. 2023. Т. 23. № 2. С. 6–14.

62. Деревщиков В.С.,, Казакова Е.Д. // Катализ в промышленности. 2020. Т. 12. № 1. С. 1–6.

63. Zheng S., Cheng X., Zhou W., Wang T., Zhu L., Xiao H., Chen X. // Asia-Pacific J. Chem. Eng. 2024. V. 19. № 3. P. e3058.

64. Veselovskaya J. V., Lysikov A.I., Netskina O. V., Kuleshov D. V., Okunev A.G. // Ind. Eng. Chem. Res. 2020. V. 59. № 15. P. 7130–7139.

65. Veselovskaya J. V., Derevschikov V.S., Shalygin A.S., Yatsenko D.A. // Microporous Mesoporous Mater. 2021. V. 310. № September 2020. P. 110624.