Отправить статью по E-mail 
Композитные сорбенты CO2 на основе 1-этил-3-метилимидазолия глицината: зависимость сорбционных свойств от текстуры носителя и анализ потребления тепловой энергии
- Авторы: Шешковас А.Ж.1, Веселовская Ж.В.1, Рогов В.А.1,2, Шалыгин А.С.1,3, Мартьянов О.Н.1, Козлов Д.В.1,2
-
Учреждения:
- Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН
- Новосибирский государственный университет
- Институт органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН
- Выпуск: Том 97, № 6 (2024)
- Страницы: 485-494
- Раздел: Сорбционные и ионообменные процессы
- URL: https://journal-vniispk.ru/0044-4618/article/view/273581
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0044461824060069
- EDN: https://elibrary.ru/JTIOAP
- ID: 273581
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Проведены исследования сорбции CO2 композитными сорбентами на основе ионной жидкости 1-этил-3-метилимидазолия глицината, диспергированной в порах мезопористого носителя (силикагеля). Сорбенты готовили методом пропитки носителей спиртовым раствором ионной жидкости, где в качестве носителя использовали набор из четырех коммерческих силикагелей, различающихся параметрами пористой структуры. Показано, что увеличение среднего размера пор силикагеля с 4.7 до 17.4 нм позволяет увеличить эффективность сорбции CO2 с 96.3 до 131.1 мг(СО2 ) на 1 г ионной жидкости. Изучена стабильность композитных сорбентов в циклических сорбционных экспериментах и в условиях линейного нагрева, показано, что на стабильность сорбционной емкости может существенно влиять температура регенерации образца. Так, снижение температуры регенерации с 373 до 353 K приводит к значительному увеличению стабильности значений сорбционной емкости. Определена теплоемкость 1-этил-3-метилимидазолия глицината (333 Дж·г–1 ·K–1 ), теплота сорбции CO2 композитными материалами (80.1–82.7 кДж·моль–1 ), а также проведен анализ потребления тепловой энергии на регенерацию композитных материалов в рамках сорбционного цикла [3.5–3.6 кДж·г(СО2 )–1 ].
Об авторах
Андрей Жидрунович Шешковас
Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: sheshkovas@catalysis.ru
ORCID iD: 0009-0005-9822-6749
Россия, 630090, Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, д. 5
Жанна Вячеславовна Веселовская
Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН
Email: sheshkovas@catalysis.ru
ORCID iD: 0000-0003-1606-3746
к.х.н.
Россия, 630090, Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, д. 5Владимир Алексеевич Рогов
Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН; Новосибирский государственный университет
Email: sheshkovas@catalysis.ru
ORCID iD: 0009-0009-3269-969X
к.х.н.
Россия, 630090, Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, д. 5; 630090, Новосибирск, ул. Пирогова, д. 1Антон Сергеевич Шалыгин
Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН; Институт органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН
Email: sheshkovas@catalysis.ru
ORCID iD: 0000-0002-7414-4256
к.х.н.
Россия, 630090, Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, д. 5; 119991, Москва, Ленинский пр., д. 47Олег Николаевич Мартьянов
Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН
Email: sheshkovas@catalysis.ru
ORCID iD: 0000-0001-9999-8680
д.х.н.
Россия, 630090, Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, д. 5Денис Владимирович Козлов
Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН; Новосибирский государственный университет
Email: sheshkovas@catalysis.ru
ORCID iD: 0000-0002-4107-8694
д.х.н.
Россия, 630090, Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, д. 5; 630090, Новосибирск, ул. Пирогова, д. 1Список литературы
- Meng F., Meng Y., Ju T., Han S., Lin L., Jiang J. Research progress of aqueous amine solution for CO2 capture: A review // RSER. 2022. V. 168. ID 112902. https://doi.org/10.1016/j.rser.2022.112902
- Wang J., Huang L., Yang R., Zhang Z., Wu J., Gao Y., Wang Q., O ʹ Hare D., Zhong Z . Recent advances in solid sorbents for CO2 capture and new development trends // Energy Environ. Sci. 2014. V. 7. N 11. P. 3478–3518. https://doi.org/10.1039/C4EE01647E
- Lombardo L., Ko Y., Zhao K., Yang H., Züttel A. Direct CO2 capture and reduction to high-end chemicals with tetraalkylammonium borohydrides // Angew. Chem. Int. Ed. 2021. V. 60. N 17. P. 9580–9589. h ttps://doi.org/10.1002/anie.202100447
- Knuutila H. K., Rennemo R., Ciftja A. F. New solvent blends for post-combustion CO2 capture // GEE. 2019. V. 4. N 4. P. 439–452. h ttps://doi.org/10.1016/j.gee.2019.01.007
- Yang Q., Wang Z., Bao Z., Zhang Z., Yang Y., Ren Q., Xin H., Dai S . New insights into CO2 absorption mechanisms with amino-acid ionic liquids // ChemSusChem. 2016. V. 9. N 8. P. 806–812. h ttps://doi.org/10.1002/cssc.201501691
- Gurkan B. E., de la Fuente J. C., Mindrup E. M., Ficke L. E., Goodrich B. F., Price E. A., Schneider W. F., Brennecke J. F . Equimolar CO2 absorption by anion-functionalized ionic liquids // J. Am. Chem. Soc. 2010. V. 132. N 7. P. 2116–2117. h ttps://doi.org/10.1021/ja909305t
- Danckwerts P. V . The reaction of CO2 with ethanolamines // Chem. Eng. Sci. 1979. V. 34. N 4. P. 443–446. h ttps://doi.org/10.1016/0009-2509(79)85087-3
- Chen F. F., Huang K., Fan J. P., Tao D. J. Chemical solvent in chemical solvent: A class of hybrid materials for effective capture of CO2 // AIChE J. 2018. V. 64. N 2. P. 632–639. https://doi.org/10.1002/aic.15952
- [9] Шешковас А. Ж., Веселовская Ж. В., Селищев Д. С., Козлов Д. В . Низкотемпературные композитные сорбенты CO2 на основе аминосодержащих соединений (обзор) // ЖПХ. 2023. Т. 96. № 3. C. 226–244. h ttps://doi.org/10.31857/S0044461823030015 Sheshkovas A. Zh., Veselovskaya J. V., Selishchev D. S., Kozlov D. V . Low-temperature composite C 2 sorbents based on amine-containing compounds // Russ. J. Appl. Chem. 2023. V. 96. N 3. P. 257–274. h ttps://doi.org/10.1134/S1070427223030011 ].
- Uehara Y., Karami D., Mahinpey N . Roles of cation and anion of amino acid anion-functionalized ionic liquids immobilized into a porous support for CO2 // Energy & Fuels. 2018. V. 32. N 4. P. 5345–5354. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.8b00190
- Balsamo M., Erto A., Lancia A., Totarella G., Montagnaro F., Turco R. Post-combustion CO2 capture: On the potentiality of amino acid ionic liquid as modifying agent of mesoporous solids // Fuel. 2018. V. 218. P. 155–161. h ttps://doi.org/10.1016/j.fuel.2018.01.038
- Sheshkovas A. Z., Veselovskaya J. V., Rogov V. A., Kozlov D. V . Thermochemical study of CO2 capture by mesoporous silica gel loaded with the amino acid ionic liquid 1-ethyl-3-methylimidazolium glycinate // Micropor. Mesopor. Mater. 2022. V. 341. ID 112113. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2022.112113
- Wang J., Petit C., Zhang X., Park A. H. A. Simultaneous measurement of CO2 sorption and swelling of phosphate-based ionic liquid: Special Issue: CO2 capture // Green Energy Environ. 2016. V. 1. N 3. P. 258–265. https://doi.org/10.1016/j.gee.2016.11.004
- Muhammad N., Man Z. B., Bustam M. A., Mutalib M. A., Wilfred C. D., Rafiq S. Synthesis and thermophysical properties of low viscosity amino acid-based ionic liquids // J. Chem. Eng. Data. 2011. V. 56. N 7. P. 3157–3162. h ttps://doi.org/10.1021/je2002368
- Liu X., Zhou G., Zhang S., Wu G. Molecular simulation of imidazolium amino acid-based ionic liquids // Mol. Simul. 2010. V. 36. N 14. P. 1123–1130. h ttps://doi.org/10.1080/08927022.2010.497923
- Wappel D., Gronald G., Kalb R., Draxler J. Ionic liquids for post-combustion CO2 absorption // Int. J. Greenhouse Gas Control. 2010. V. 4. N 3. P. 486–494. https://doi.org/10.1016/j.ijggc.2009.11.012
- Just P. E . Advances in the development of CO 2 capture solvents // Energy Procedia. 2013. V. 37. P. 314–324. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2013.05.117
Дополнительные файлы
