Ученые из Института нефтехимического синтеза имени А. В. Топчиева РАН создали полимерную мембрану, которая в два раза лучше аналогов разделяет азот и углекислый газ и в 60 раз лучше пропускает последний. Разработка позволит эффективнее осуществлять улавливание CO2 на теплоэлектростанциях. Результаты исследования опубликованы в Journal of Membrane Science.
Источник фото — filtsep.com
Мембраны — пористые полимерные материалы — используются для выделения CO2 из дымовых газов теплоэлектростанций (ТЭС). Они задерживают безопасный для атмосферы азот и хорошо пропускают углекислый газ, который затем удаляют с помощью системы очистки и помещают в резервуары, откуда его можно извлекать для промышленного применения.
Обычно мембраны изготавливают из ацетата целлюлозы — полимера на основе обычной растительной клетчатки, к которой присоединены остатки уксусной кислоты. Ученые из Института нефтехимического синтеза РАН предложили коммерчески масштабируемую альтернативу, заменив основную целлюлозную цепь на полициклоолефиновую. В последней атомы углерода соединены в сложные трехмерные кольцевые структуры. Такие соединения обладают высокой термической и химической стабильностью.
Авторы исследования ввели в состав полимера сложноэфирные группы, содержащие атомы углерода и кислорода. Это позволило повысить способность материала связываться с углекислым газом и ускорить прохождение CO2 через мембрану. Так, в сравнении с мембраной из ацетата целлюлозы новый материал в два раза лучше разделял углекислый газ и азот, а его проницаемость по отношению к углекислому газу оказалась выше более чем в 60 раз. Поэтому новая мембрана повысит эффективность разделения промышленных газов.
Результаты исследования оказались неожиданными для его авторов. Как правило, при росте проницаемости мембраны падает селективность разделения газов, тогда как с увеличением качества газоразделения снижается проницаемость. Введение в состав полимера сложноэфирных групп привело к улучшению обоих параметров.
«Полученный материал продемонстрировал превосходные газоразделительные свойства. Структура нового полимера проста и легка в получении — предложенные мембраны можно создавать из продуктов нефтепереработки и традиционных акриловых мономеров, что делает их доступными. Внедрение их в системы газовыведения будет способствовать снижению парникового эффекта, вызванного выбросами теплоэлектростанций и других промышленных предприятий», — цитирует Институт нефтехимического синтеза имени РАН кандидата химических наук Евгению Бермешеву.
