Адсорбирующие вещества. Адсорбирующие материалы для улавливания CO2: эффективные решения для борьбы с изменением климата

Как адсорбирующие материалы помогают снизить выбросы углекислого газа. Какие виды адсорбентов наиболее эффективны для улавливания CO2. Почему твердые адсорбенты считаются перспективной альтернативой жидким аминам. Каковы ключевые характеристики идеального адсорбента углекислого газа.

Актуальность проблемы выбросов CO2

Концентрация углекислого газа в атмосфере неуклонно растет с начала промышленной революции. За последние 150 лет она увеличилась почти на 35% и достигла уровня 383 ppm. Многие ученые считают, что именно повышенное содержание CO2 в воздухе является основной причиной глобального изменения климата.

Для замедления этой тенденции необходимо существенно сократить антропогенные выбросы углекислого газа. Первоочередной задачей является снижение эмиссии CO2 от крупных точечных источников, таких как электростанции, работающие на ископаемом топливе.

Традиционные методы улавливания CO2

На данный момент эталонной технологией выделения CO2 из газовых потоков является абсорбция водными растворами аминов. Однако этот метод имеет ряд недостатков:

Высокое энергопотребление на стадии регенерации абсорбента
Коррозионная активность аминовых растворов
Деградация абсорбента со временем
Необходимость постоянного восполнения потерь амина

В связи с этим ведется активный поиск альтернативных технологий, которые позволили бы более эффективно и с меньшими затратами улавливать углекислый газ.

Преимущества твердых адсорбентов

В последние годы все большее внимание исследователей привлекает использование твердых адсорбирующих материалов для улавливания CO2. По сравнению с жидкими абсорбентами они обладают рядом потенциальных преимуществ:

Меньшие энергозатраты на регенерацию
Отсутствие проблем с коррозией оборудования
Более высокая стабильность во времени
Возможность тонкой настройки свойств адсорбента
Меньший объем адсорбента при той же производительности

Все это делает твердые адсорбенты перспективной альтернативой традиционным аминовым растворам для крупномасштабного улавливания углекислого газа.

Основные классы твердых адсорбентов CO2

Исследователи изучают различные типы материалов на предмет их способности эффективно адсорбировать CO2. Наиболее перспективными считаются следующие классы адсорбентов:

Цеолиты

Цеолиты представляют собой микропористые алюмосиликатные материалы с регулярной кристаллической структурой. Они обладают высокой адсорбционной емкостью по CO2 при низких температурах и парциальных давлениях. Основные преимущества цеолитов:

Низкая стоимость
Высокая термическая и химическая стабильность
Возможность модификации состава для улучшения свойств

Однако при высоких температурах адсорбционная способность цеолитов значительно снижается.

Активированные угли

Активированные угли имеют развитую пористую структуру и большую удельную поверхность. Они эффективно адсорбируют CO2 при повышенных давлениях. Ключевые достоинства активированных углей:

Низкая стоимость производства
Возможность получения из различных видов сырья
Гидрофобность поверхности

К недостаткам можно отнести относительно низкую селективность по отношению к CO2.

Оксиды кальция

Оксид кальция (CaO) способен эффективно связывать CO2 с образованием карбоната кальция (CaCO3). Этот процесс обратим при нагревании. Преимущества CaO:

Высокая теоретическая емкость (до 0.786 г CO2/г CaO)
Доступность и низкая стоимость сырья
Возможность многократной регенерации

Основной проблемой является спекание частиц при циклической работе, что снижает емкость.

Гидротальциты

Гидротальциты — это слоистые двойные гидроксиды, состоящие из положительно заряженных слоев металлов и межслоевых анионов. Они способны обратимо адсорбировать CO2 при повышенных температурах. Достоинства гидротальцитов:

Высокая термическая стабильность
Возможность работы при температурах до 400°C
Хорошая регенерируемость

Недостатком является относительно низкая адсорбционная емкость при низких парциальных давлениях CO2.

Органо-неорганические гибриды

Это материалы, сочетающие неорганическую основу (например, оксид кремния) с привитыми органическими группами, способными взаимодействовать с CO2. Преимущества гибридных адсорбентов:

Возможность тонкой настройки свойств
Высокая селективность к CO2
Хорошая стабильность при циклической работе

Основным недостатком является более высокая стоимость по сравнению с традиционными адсорбентами.

Металлоорганические каркасы (MOF)

MOF представляют собой высокопористые кристаллические структуры, состоящие из металлических узлов, соединенных органическими линкерами. Они обладают рекордными значениями удельной поверхности и пористости. Ключевые преимущества MOF:

Сверхвысокая адсорбционная емкость по CO2
Возможность точного контроля размера и формы пор
Огромное разнообразие структур

Недостатками являются высокая стоимость и недостаточная стабильность некоторых MOF в реальных условиях.

Ключевые характеристики адсорбентов CO2

При оценке перспективности того или иного адсорбента для промышленного улавливания CO2 учитывают следующие основные параметры:

Равновесная адсорбционная емкость
Кинетика адсорбции и десорбции
Селективность по отношению к CO2
Рабочий диапазон температур и давлений
Стабильность при циклической работе
Легкость регенерации
Стоимость и доступность

Идеальный адсорбент должен сочетать высокую емкость и селективность с хорошей кинетикой, стабильностью и низкими затратами на регенерацию.

Перспективные направления исследований

Для повышения эффективности твердых адсорбентов CO2 ученые работают над следующими задачами:

Увеличение удельной поверхности и объема пор
Оптимизация размера и формы пор под молекулы CO2
Введение функциональных групп, селективно взаимодействующих с CO2
Повышение термической и химической стабильности
Улучшение кинетики адсорбции/десорбции
Снижение энергозатрат на регенерацию

Разработка новых композитных материалов

Особое внимание уделяется созданию адсорбентов, способных эффективно работать в реальных условиях промышленных газовых потоков.

Проблемы внедрения твердых адсорбентов

Несмотря на очевидный потенциал, широкое промышленное применение твердых адсорбентов для улавливания CO2 сталкивается с рядом проблем:

Недостаточная производительность существующих адсорбентов
Снижение емкости в присутствии других компонентов дымовых газов
Высокая стоимость некоторых перспективных материалов
Сложность масштабирования лабораторных разработок
Необходимость модификации существующих технологических схем

Для решения этих проблем требуются дальнейшие исследования и разработки в области материаловедения и инженерии адсорбционных процессов.

Заключение

Твердые адсорбирующие материалы имеют большой потенциал для эффективного улавливания CO2 из различных газовых потоков. Они могут стать ключевым элементом стратегий по снижению выбросов парниковых газов и смягчению последствий изменения климата. Дальнейшие исследования и разработки в этой области позволят создать новое поколение высокоэффективных и экономичных адсорбентов для промышленного применения.

Адсорбирующие Средства

Добавить комментарий

Адсорбирующие Средства

Адсорбирующие Средства

Адсорбирующими называют вещества, обладающие способностью поглощать и удерживать на своей поверхности жидкости, газы и твердые тела. Адсорбирующие вещества представляют собой мельчайшие порошки, с большой порозностью (поверхностью), нерастворимые в воде, нераздражающие ткани. Адсорбция — явление временное (обратимое), она не изменяет химической природы вещества.

Адсорбирующие вещества применяют в форме дустов как наполнители лекарственных веществ (инсектицидов), наружно при мокнущих ранах и язвах. Их назначают внутрь при отравлении различными ядами, вздутии, при токсикозах в желудке и кишечнике. При отравлении ядами после применения адсорбентов следует назначать слабительные средства.

Глина белая (каолин) — Bolus alba. Белый легкий, с сероватым оттенком порошок, жирный на ощупь. При смешивании с водой образует засыхающую на воздухе пластическую массу. Обладает большой порозностью и теплопроводностью, долго задерживает воду.

Действует адсорбирующе и обволакивающе.

Применяют внутрь при вздутии, отравлении алкалоидами, при интоксикации. Как формообразующее используют при изготовлении пилюль, болюсов, содержащих лекарственные вещества, разлагающиеся в присутствии органических основ (калия перманганат). Наружно назначают в виде присыпок при мокнущих ранах. Белую глину в виде густого теста с водой (1:2) в горячем виде применяют при ушибах (во второй стадии), периоститах, а в холодном виде при ушибах в начале процесса, воспалении кожи и мышц, ревматическом воспалении копыт.

Дозы внутрь (г): лошадям и крупному рогатому скоту — 30-100, овцам — 2-10, свиньям — 5-15.

Уголь активированный — Carbo activatus. Различают древесный активированный уголь и животный активированный уголь. Черный порошок без запаха и вкуса, обладает большой порозностью.

Древесный уголь получают при сухой перегонке лиственных деревьев (березы), а животный уголь — при прокаливании костей и других тканей животных (рога, копыта) без доступа воздуха. При хранении на воздухе адсорбирует влагу и другие вещества, тем самым теряет адсорбционную способность; прокаливанием в печках адсорбция восстанавливается. Хранят в закупоренных банках в сухом месте.
Действует адсорбирующе.

Применяют в качестве такового при отравлении алкалоидами, солями тяжелых металлов, при вздутии, кормовых интоксикациях. Внутрь назначают взвесь угля с водой и в виде таблеток активированного угля.

Дозы (г): лошадям — 20-150, крупному рогатому скоту — 50-200, овцам -10-50, свиньям — 5-10, собакам — 0,5-2.

Тальк — Talcum. Легкий белый порошок, жирный на ощупь, пристающий к коже, нерастворимый в обычных растворителях.
Действует адсорбирующе и подсушивающе.

Применяют наружно в виде присыпок при мокнущих ранах, ожогах, пролежнях, дерматитах, после кастрации животных. Используют один или чаще в сочетании с йодоформом, дерматолом, ксероформом или стрептоцидом. Применяют как наполнитель при изготовлении дустов (дуст гексахлорана и др.).

Магния окись (магнезия жженая) — Magnesii oxydum. Белый легкий пористый порошок, нерастворимый в воде. Хранят в закупоренных банках или в полиэтиленовых мешках.

Действует адсорбирующе, осаждает тяжелые металлы, нейтрализует кислоты. 1 г магния окиси адсорбирует до 1 л углекислого газа. В желудке нейтрализует соляную кислоту с образованием хлорида магния, который в кишечнике действует послабляюще.

Применяют при тимпании преджелудков, остром расширении желудка у лошадей, гиперацидных катарах, при отравлении солями тяжелых металлов и кислотами, мышьяком и солями фтора. Назначают в виде болюсов, пилюль, кашек.

Дозы (г): лошадям — 5-10, крупному рогатому скоту — 5-15, овцам и свиньям — 1-3, собакам — 0,3- 1. Назначают 3 раза в день.

Слизистые Вещества →

Россияне назвали самые важные средства рабочей аптечки — Газета.Ru

Россияне назвали самые важные средства рабочей аптечки — Газета.Ru | Новости

15 февраля 2023, 10:21

Размер текста

100%

Сервис для поиска работы и сотрудников Работа.ру и СБЕР ЕАПТЕКА провели исследование и выяснили, как россияне относятся к рабочей аптечке, важно ли ее наличие и какие средства считаются самыми необходимыми. «Газета.Ru» ознакомилась с результатами исследования.

Результаты опроса показывают, что у 53% опрошенных россиян на рабочем месте есть аптечка. Еще у 12% на работе есть медпункт или медсотрудник.

Согласно данным СБЕР ЕАПТЕКА в январе 2023 года, самыми востребованными лекарствами на рабочем месте стали препараты от боли и температуры — они входили в каждый третий заказ в категории (доля равна 30%). На втором месте — средства для обработки ран (16%). На третьей строчке оказались препараты от отравлений (10%). В пятерку лидеров по продажам вошли средства от боли в горле (с долей продаж 7,5%) и противопростудные (6%).

Результаты опроса подтверждают, что для большинства респондентов (73%) самыми необходимыми лекарствами на рабочем месте являются обезболивающие и жаропонижающие средства. 68% уверены, что в каждой аптечке должны быть обеззараживающие средства — спирт, йод, перекись водорода и т.п., практически столько же опрошенных (67%) высказываются за обязательное наличие перевязочных материалов. Также в топе по мнению большинства оказались лекарства для сердечно-сосудистой системы (52%) и термометр (51%).

Трое из пяти опрошенных (41%) отмечают, что в аптечке для работы должен быть нашатырный спирт, 38% среди обязательных средств, приборов и материалов перечисляют также адсорбирующие вещества и противодиарейные препараты, 31% — седативные (успокоительные) средства.

Наименьшее количество голосов «за» получили гели и мази от ушибов (17%), глазные капли (13%), спасательное одеяло и аппарат искусственного дыхания (11%), всего 8% считают обязательным наличие булавок и шприцов в рабочей аптечке. 6% указывали другие варианты обязательных лекарств.

Подавляющее большинство (78%) опрошенных считают, что работодатель обязан обеспечить аптечку на рабочем месте, еще 18% высказываются за то, что каждый работник собирал персональную аптечку со всеми необходимыми лекарствами, 2% придерживаются мнения, что сотрудники должны сообща покупать нужные лекарства в рабочую аптечку за счет своих средств, еще 2% не считают аптечку важным атрибутом на работе.

Ранее сообщалось, что каждого третьего россиянина укачивает в общественном транспорте.

Подписывайтесь на «Газету.Ru» в Новостях, Дзен и Telegram.
Чтобы сообщить об ошибке, выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

Новости

Дзен

Анастасия Миронова

«Устали бить друг друга по голове на забаву публике»

Почему Белграду грозит революция, а Косово — бойня

01.

06.2023, 08:00

Юлия Меламед

На дне

Об Илье Кабакове и его гениальном открытии

30.05.2023, 08:22

Иван Стародубцев

Турецкий поток

Что для России означает победа Эрдогана

29.05.2023, 10:58

Георгий Бовт

Русский сезон оказался короток

О том, как скандал вокруг «Весны священной» обернулся триумфом

29.05.2023, 08:05

Алена Солнцева

Чего не может искусственный интеллект

О широте человеческого мышления и забастовке сценаристов

28.05.2023, 08:21

Адсорбирующие материалы для улавливания углекислого газа от крупных антропогенных точечных источников

Обзор

. 2009;2(9):796-854.

doi: 10.1002/cssc.200

Сунхо Чой ¹ , Джеффри Х. Дрезе, Кристофер В. Джонс

принадлежность

¹ Технологический институт Джорджии, Атланта, Джорджия 30332-0100, США.

PMID: 19731282
DOI: 10.1002/cssc.200
6

Обзор

Sunho Choi et al. ХимСусХим. 2009.

. 2009;2(9):796-854.

doi: 10.1002/cssc.200

Авторы

Сунхо Чой ¹ , Джеффри Х. Дрезе, Кристофер В. Джонс

принадлежность

¹ Технологический институт Джорджии, Атланта, Джорджия 30332-0100, США.

PMID: 19731282
DOI: 10.1002/cssc.200
6

Абстрактный

Со времен промышленной революции концентрация CO(2) в атмосфере увеличилась почти на 35 % до современного уровня 383 ppm. Было высказано предположение, что повышенная концентрация углекислого газа в атмосфере является основной причиной глобального изменения климата. Чтобы замедлить это увеличение, необходимо сократить антропогенные выбросы CO(2). Крупные точечные источники выбросов, такие как электростанции, работающие на ископаемом топливе, являются первыми целями для этих сокращений. Эталонной проверенной технологией выделения разбавленного CO(2) из газовых потоков является абсорбция водными растворами аминов. Однако в настоящее время широко рассматривается использование твердых адсорбентов в качестве альтернативной, потенциально менее энергоемкой технологии разделения. В этом обзоре описывается адсорбционное поведение CO(2) нескольких различных классов твердых адсорбентов диоксида углерода, включая цеолиты, активированные угли, оксиды кальция, гидротальциты, органо-неорганические гибриды и металлоорганические каркасы. Эти адсорбенты оцениваются с точки зрения их равновесной емкости по CO(2), а также других важных параметров, таких как кинетика адсорбции-десорбции, рабочие окна, стабильность и способность к регенерации. Представлен набор доступных в настоящее время адсорбентов CO(2) и их критические свойства, которые в конечном итоге повлияют на их включение в крупномасштабные процессы разделения.