Мембранные контакторы для выделения растворённого кислорода из алканоламиновых абсорбентов в газоочистке тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Калмыков Денис Олегович
Калмыков Денис Олегович
кандидат наук
2025
- Специальность ВАК РФ00.00.00
- Количество страниц 168
Оглавление диссертации кандидат наук Калмыков Денис Олегович
ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Алканоламиновая абсорбция и пути деструкции алканоламинов
1.2. Актуальные методы борьбы с деструкцией абсорбентов
1.3. Использование мембранных контакторов в процессе удаления растворённого кислорода
1.4. Выбор материалов композиционной мембраны
1.5.1 Материалы непористого селективного слоя
1.5.2 Материалы пористой мембранной подложки
1.5. Выводы из литературного обзора
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Выбор объектов исследования
2.1.1. Рабочие среды
2.1.2. Анионы термостабильный солей
2.1.3. Пористые мембранные подложки
2.1.4. Материал защитного слоя
2.2 Исследование свойств полимерной смеси ПТМСП/ПВТМС
2.2.1. Инфракрасная спектроскопия (ИК-спектроскопия)
2.2.2. Растровая электронная микроскопия (РЭМ)
2.2.3. Дифференциальная сканирующая калориметрия
2.2.4. Измерение газотранспортных характеристик непористых полимерных плёнок
2.2.5. Определение доли доступного свободного объёма
2.2.6. Определение коэффициентов растворимости газов и паров в мембранах на основе полимерных смесей
2.2.7. Определение транспортных свойств мембран по парам абсорбента
2.3 Исследование устойчивости подложечных материалов
2.3.1. Атомная силовая микроскопия
2.3.2. Измерение газотранспортных характеристик мембранных подложек
2.4. Формование композиционных мембран
2.4.1. Создание композиционных мембран
2.4.2. Турбулизатор потока
2.5. Исследование удаления растворённого кислорода из аминных абсорбентов
2.5.1. Удаление растворённого кислорода при помощи мембранного контактора
2.5.2. Исследование вклада десорбции в изменение концентрации растворённого кислорода
2.5.3. Исследование вклада окисления в изменение концентрации растворённого кислорода
2.6. Математическое моделирование процесса деоксигенации
2.6.1. Оценка вклада в сопротивление массопереносу
2.6.2. Динамическое моделирование процесса
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Исследование высокопроницаемых мембранных материалов с варьируемой долей свободного объема на основе смесей полимеров, устойчивых в среде растворов алканоламинов
3.1.1. ИК-спектрометрическое исследование
3.1.2. Микрофотографии образцов
3.1.3. Стеклование полимерных смесей
3.1.4. Газотранспортные характеристики
3.1.5. Определение доли доступного свободного объёма
3.1.6. Растворимость газов и паров в мембранах на основе полимерных смесей
3.1.7. Транспортные свойства полимерных смесей по парам абсорбента
3.2. Выбор пористых полимерных и неорганических подложек,
устойчивых в среде деградированных аминных абсорбентов
3.2.1. ИК-спектроскопическое исследование
3.2.2. Исследование изменений в поверхностной структуре полимерных плёнок
3.3. Формование композиционных мембран
3.3.1. Структура композиционных мембран
3.3.2. Газотранспортные характеристики композиционных мембран
3.3.3. Устойчивость композиционных мембран к воздействию абсорбентов
3.4. Комплексное исследование процесса извлечения растворённого кислорода
3.1.4. Оценка эффективности непористого защитного слоя
3.4.2. Влияние добавки ПВТМС в матрицу ПТМСП на эффективность процесса деоксигенации
3.4.3. Влияние режима создания движущей силы
3.4.5. Влияние типа амина
3.4.5. Влияние температуры
3.4.6. Влияние скорости подачи абсорбента
3.4.7. Влияние содержания С02 в абсорбенте
3.4.8. Исследование процесса деоксигенации в комплексе условий, приближенных к реальным
3.4.9. Влияние турбулизаторов потока абсорбента на степень извлечения растворённого кислорода
3.5. Математическое моделирование процесса
3.5.1. Оценка вклада в сопротивление массопереносу
4
3.5.2. Расчёт площади мембранного контактора
3.5.3. Динамическое моделирование процесса
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Другие cпециальности», 00.00.00 шифр ВАК
Получение и свойства композиционных мембран на основе высокопроницаемых полимерных стекол для мембранных контакторов высокого давления2013 год, кандидат химических наук Дибров, Георгий Альбертович
Мембранные контакторы газ-жидкость для выделения олефинов и диоксида углерода2021 год, кандидат наук Костяная Маргарита Игоревна
Селективный массоперенос в мембранно-абсорбционных газоразделительных системах2007 год, кандидат физико-математических наук Окунев, Александр Юрьевич
Изучение процесса регенерации абсорбентов на основе алканоламинов в мембранных контакторах газ-жидкость2013 год, кандидат наук Шутова, Анастасия Андреевна
Разработка газоразделительных мембран на основе ПТМСП с повышенной стабильностью характеристик во времени2023 год, кандидат наук Бахтин Данила Станиславович
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Мембранные контакторы для выделения растворённого кислорода из алканоламиновых абсорбентов в газоочистке»
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования и степень её разработанности
Абсорбционная очистка с применением водных растворов алканоламинов является основной технологией крупнотоннажного извлечения кислых газов, в частности диоксида углерода (СО2), из различных смесей - природного газа, синтез-газа в производстве аммиака, и др. Активное развитие данной технологии сегодня обусловлено декарбонизацией энергетики и промышленности с целью снижения антропогенных выбросов СО2, которые, согласно научному консенсусу, считаются причиной глобального изменения климата планеты. Аминная очистка дымовых газов энергогенерирующих предприятий считается одной из основных в комплексе технологий по улавливанию, хранению и использованию СО2 (Carbon capture, utilization and storage - CCUS). Проведены её демонстрационные испытания при извлечении СО2 из дымовых газов угольных электростанций с мощностью улавливающих агрегатов более 1 млн тонн СО2 в год (Boundary Dam, Канада; Petra Nova, США; достигнут уровень готовности технологии 9).
Основным методом регенерации аминных абсорбентов в данной технологии является десорбция CO2 при подводе тепла (повышение температуры до 110-120оС). Проблемой метода является деградация абсорбентов с ухудшением их эксплуатационных характеристик в результате термической (циклизация карбамат-анионов) и термоокислительной деструкции алканоламинов. При улавливании СО2 из дымовых газов последняя играет основную роль в явлении деградации, что обусловлено присутствием кислорода в очищаемых газовых потоках (содержание О2 - до 15 об. %), и контактом амина с воздухом при его негерметичном хранении. Окисление аминов при повышенных температурах приводит к образованию широкого спектра продуктов - карбоновых кислот, аминокислот, альдегидов, амидов, аммиака и др. Кислоты далее связывают свободный амин с
образованием термостабильных солей (ТСС, соли протонированного алканоламмония и анионов органических и неорганических кислот), не разлагающихся в процессе десорбции CO2. ТСС являются сильными коррозионными агентами, снижают сорбционную емкость абсорбента, изменяют его физико-химические свойства, приводя к вспениванию абсорбента и эрозии оборудования.
Для борьбы с ТСС и другими продуктами в промышленности применяют дистилляцию абсорбента, очистку на ионообменных смолах, электродиализ и др. Однако эти подходы требуют дополнительных затрат энергии и реагентов.
Привлекательным является превентивное удаление растворенного О2 до начала неконтролируемого каскада окислительных реакций в абсорбенте. Для решения этой задачи перспективно использование мембранных контакторов газ-жидкость благодаря их высокой удельной площади поверхности массопереноса (площадь поверхности контакта фаз на единицу объема аппарата), модульности, возможности независимой регулировки потоков фаз, простоте эксплуатации и масштабирования. Ранее они успешно зарекомендовали себя при удалении растворённого О2 из оборотной воды для задач энергетики, в биотехнологической промышленности, в микроэлектронике при получении сверхчистой (до 5 ppb) воды для промывки кремниевых плат. Немаловажно применение контакторов в качестве более компактной альтернативы традиционным тарельчатым и насадочным контактным аппаратам для абсорбционного улавливания СО2 из газовых сред.
Тем не менее, применение мембранных контакторов для удаления O2 из
аминных абсорбентов СО2 с целью предотвращения окислительной
деструкции является слабо разработанной областью с малым количеством
исследований. Апробация концепции осуществлена в TNO (Нидерланды) при
разработке системы DORA (Direct Oxygen Removal Apparatus, аппарат
прямого удаления кислорода) на базе коммерческого модуля Liqui-Cel® с
пористыми половолоконными мембранами из полипропилена. Система
7
протестирована при удалении О2 из абсорбента на основе моноэтаноламина (МЭА) в пилотном агрегате PlantOne (Роттердам). Несмотря на стабилизацию скорости образования ТСС, после 700 часов работы произведено вынужденное отключение системы DORA и обнаружен эффект остановки транспорта кислорода в контакторе в результате полного смачивания и заполнения пор мембран абсорбционной жидкостью.
Смачивание и заполнение пор мембран абсорбентом, и в пределе -полное смешение разделяемых фаз с блокировкой транспорта целевого компонента - является основным недостатком газожидкостных систем на основе пористых полимерных мембран, что многократно продемонстрировано в смежной области контакторов для абсорбции СО2. Основным способом борьбы с этим эффектом является разработка и применение композиционных мембран с тонкими защитными слоями, предотвращающими проникновение абсорбционной жидкости и смачивание пор мембраны, но обеспечивающими транспорт целевого компонента в/из жидкой фазы.
Таким образом, создание новых, устойчивых к деградированным абсорбентам композиционных мембран с тонкими непористыми защитными слоями, а также применение контакторов газ-жидкость на их основе с целью изучения процесса деоксигенации аминных абсорбентов представляется крайне актуальной задачей для предотвращения их окислительной деструкции при абсорбции СО2 из технологических газовых смесей.
Цели и задачи
Целью работы являлись создание композиционных мембран с тонкими непористыми защитными слоями из высокопроницаемых стеклообразных полимеров на пористых мембранах-подложках, и исследование процесса удаления растворенного О2 из аминных абсорбентов СО2 в мембранных контакторах газ-жидкость с их применением.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
8
> Выбор полимерного материала тонкого защитного слоя с требуемыми транспортными/разделительными свойствами и устойчивостью к длительному воздействию аминных абсорбентов с продуктами их окислительной деструкции;
> Выбор пористых мембран-подложек, устойчивых к воздействию аминных абсорбентов;
> Разработка методики получения композиционных мембран на основе выбранных материалов, и изучение их транспортных/разделительных свойств;
> Комплексное исследование влияния параметров процесса на эффективность извлечения растворённого О2 из аминных абсорбентов в контакторах с применением разработанных композиционных мембран;
> Моделирование процесса и оценка площади мембран для полномасштабной демонстрационной установки абсорбционного улавливания С02 из дымовых газов.
Научная новизна
впервые проведено комплексное исследование свойств плёнок на
основе полимерных смесей поли[1-триметилсилил-1-пропина] (ПТМСП) и
поливинилтриметилсилана (ПВТМС) различного состава: проведено
измерение доли свободного объёма полимерных смесей; определены
коэффициенты проницаемости по индивидуальным газам CO2, и
изотермы сорбции газов (02, CO2) и паров (Н20) в полимерных смесях при
температурах 30 и 60°С; методом термопервапорации определены
транспортные свойства по парам аминных абсорбентов. Показано, что
мембраны, изготовленные из смеси 70% ПТМСП и 30% ПВТМС, сохраняют
высокие значения коэффициента газопроницаемости, в частности,
достигающего 1600 баррер для О2, при этом значительно снижая
проникновение паров абсорбентов через мембрану (в частности, в 3,4 раза
снижая поток паров МЭА). Впервые продемонстрирована химическая
9
устойчивость плёнок из ПТМСП и ПВТМС при воздействии модельных деградированных аминных абсорбентов (водные растворы МЭА, диэтаноламина (ДЭА), К-метилдиэтаноламина (МДЭА), 2-Амино-2-метил-1-пропанола (АМП), пиперазина (ПЗ) с добавлением анионов органических (формиат, ацетат, оксалат) и неорганических (нитрат, сульфат, хлорид) кислот) в течение 330 ч при 100°С.
Впервые проведено исследование химической и морфологической устойчивости коммерчески доступных пористых подложек из полипропилена (ПП), поливинилиденфторида (ПВДФ), политетрафторэтилена (ПТФЭ), полиэфирсульфона (ПЭС), полиамида (ПА), трубчатых керамических (корундовых) ультрафильтров с тонкопористым слоем из ТЮ2/7Ю2//?-81С, а также лабораторных половолоконных подложек из полисульфона (ПСФ), при воздействии модельных деградированных аминных абсорбентов в течение 330 ч при 100°С. Показано, что подложки из ПП, ПВДФ, ПА и ПЭС неустойчивы в данных средах. Продемонстрирована перспективность применения трубчатых керамических и половолоконных ПСФ подложек для создания композиционных мембран.
Впервые показана принципиальная возможность удаления растворенного кислорода из аминных абсорбентов в мембранных контакторах на основе композиционных мембран с тонкими непористыми слоями из полимерных смесей ПТМСП/ПВТМС. Установлено влияние технологических параметров процесса (тип подложки; тип амина; степень карбонизации абсорбента; режим создания движущей силы; скорость течения абсорбента; температура) на степень извлечения О2.
Теоретическая и практическая значимость результатов
Разработана методика получения, изготовлены образцы композиционных мембран с непористым защитным слоем из смеси ПТМСП/ПВТМС 70/30 толщиной 4,0 ± 0,5 и 1,0 ± 0,5 мкм на трубчатых
керамических и половолоконных ПСФ подложках, и изучены их транспортные и разделительные свойства.
Созданы газожидкостные мембранные контакторы с плотностью упаковки 107 м2/м3 (трубчатые мембраны) и 664 м2/м3 (половолоконные мембраны).
Продемонстрировано, что степень извлечения О2 из модельного абсорбента на основе МЭА (референсный абсорбент СО2) в условиях, характерных для куба абсорбера (30%-ый водный раствор со степенью карбонизации -0,5 моль СО2/моль МЭА при 60°С) может достигать 50% за час эксперимента в рециркуляционном режиме, что способствует снижению расчетной скорости окислительной деградации (образования анионов ТСС) в -2 раза по сравнению с необработанным абсорбентом.
Проведена оценка сопротивления массопереносу О2 в контакторах и показано, что основной вклад в общее сопротивление вносит пограничный слой абсорбента у поверхности мембраны, доля которого достигает 85% (трубчатый керамический контактор) и 70% (половолоконный контактор).
На основе рассчитанных коэффициентов массопереноса представлена оценка площади мембран, требуемой для удаления 50% растворенного О2 в агрегате аминной очистки дымовых газов от CO2 с расходом абсорбента в 120 м3/ч: -440 м2 и -765 м2 для контакторов на основе трубчатых керамических и половолоконных мембран, соответственно.
Разработана математическая модель процесса деоксигенации и проведено его динамическое моделирование с целью прогнозирования отклика системы на изменяющиеся во времени внешние параметры (концентрация кислорода в потоке, расход абсорбента).
Личный вклад автора
Все этапы представленной работы проводились лично автором или при его непосредственном активном участии. Автор участвовал в постановке
целей и задач как на этапе планирования, так и на промежуточных этапах исследования; принимал активное участие в анализе актуального состояния области исследования, подборе научной литературы по теме работы; принимал активное участие в наработке экспериментальных данных, проводил анализ полученных результатов. Представленные по теме работы публикации в научных изданиях написаны автором или при его непосредственном соавторстве, результаты исследования представлены на всероссийских и международных научных конференциях.
Положения, выносимые на защиту
- Экспериментальные результаты исследования свойств полимерных смесей ПТМСП и ПВТМС, и выбор состава смеси (70 масс.% ПТМСП, 30 масс.% ПВТМС), обеспечивающего требуемые для процесса извлечения растворённого 02 из аминных абсорбентов свойства мембраны.
- Экспериментальные результаты исследования устойчивости коммерческих и лабораторных пористых мембран-подложек в модельных деградированных аминных абсорбентах и выбор наиболее подходящих подложек для создания композиционных мембран.
- Методика создания композиционных мембран с тонкими непористыми высокопроницаемыми защитными слоями из смеси ПТМСП/ПВТМС на основе трубчатых керамических и полимерных половолоконных ПСФ подложек.
- Методика создания мембранных контакторов газ-жидкость на основе полученных композиционных мембран и установки деоксигенации аминных абсорбентов.
- Комплекс экспериментальных результатов по влиянию параметров
процесса (тип мембраны-подложки, режим создания движущей силы, тип
амина, скорость течения абсорбента, температура, степень карбонизации
абсорбента) на степень извлечения растворённого 02. Демонстрация работы
разработанных контакторов при удалении растворенного О2 из модельного
12
абсорбента на основе МЭА в условиях, характерных для куба абсорбера (30%-ый водный раствор со степенью карбонизации ~0,5 моль СО2/моль МЭА при 60°С).
- Оценка площади мембраны и габаритных размером мембранной контакторной системы, необходимой для удаления 50% растворённого O2 в агрегате аминной очистки дымовых газов от CO2 с расходом абсорбента в 120 м3/ч.
Методология и методы исследования
Свойства полимерных композиционных смесей ПТМСП/ПВТМС исследовались с использованием гомогенных плотных мембран, представляющих собой пленки толщиной 25-45 мкм. Плёнки изготавливались методом испарения растворителя. Толщину пленок определяли с помощью электронного микрометра Mitutoyo® 273 Quick Step (Нойс, Германия) с точностью ±2 мкм.
Исследования химической структуры образцов проводились с использованием ИК-спектроскопии. ИК спектры записывали методом отражения на ИК Фурье-спектрометре IFS-66v/s (Bruker, Германия) с использованием ослабленного полного внутреннего отражения (НПВО) насадки (кристалл ZnSe, скан. 30, разрешение 2 см-1, диапазон 600-4000 см-1). Математическая обработка спектров (приведение к базовым линиям, нормализация и др.) проводилась в программном комплексе OPUS-7 (Bruker).
Структуру поверхности образцов исследовали при помощи растровой электронной (РЭМ) и атомной силовой (АСМ) микроскопии. РЭМ с энергодисперсионной рентгеновской спектроскопией - ЭДРС проводили с помощью микроскопа Thermo Fisher Phenom XL G2 (США). Ускоряющее напряжение во время получения изображений составляло 15 кВ. АСМ проводилась на сканирующем зондовом микроскопе Horiba Smart SPM (Venissieux, Лион, Франция). Использовались зонды фирмы Nanoandmore
(Вецлар, Германия) с параметрами F = 330 кГц, C = 42 Н/м, L = 125 мкм и R < 10 нм. Пористость и шероховатость поверхности испытуемых образцов были рассчитаны с использованием программного обеспечения Gwyddion (версия 2.62, Чешский институт метрологии, Брно, Чешская Республика) по их АСМ-изображениям.
Калориметрические исследования проводились в среде аргона с помощью калориметра Mettler DSC823 (Mettler-Toledo GmbH, Колумбус, Огайо, США) при скорости сканирования 10 град-мин-1 в диапазоне 140-100°C. Стеклование можно наблюдать как среднюю точку шага в базовой линии измерительной кривой DSC.
Изотермы сорбции чистых газов (O2, CO2) и паров (H2O) в мембранах на основе смеси полимеров определяли при помощи прецизионного гравиметрического анализатора сорбции XEMIS-002 (Hiden Isochema, Великобритания), оборудованного системой создания высокого вакуума.
Транспортные свойства гомогенных мембран-пленок из полимерных смесей ПТМСП/ПВТМС по парам абсорбента исследовались на основе первапорации чистых водных растворов алканоламинов: МЭА (30%), МДЭА (40%) и АМП (30%) при температуре 60 °С.
Исследование газотранспортных характеристик непористых плёнок из ПТМСП, ПВТМС и смеси полимеров проводились манометрическим методом на установке для измерения газопроницаемости HZG "Gas and Vapour Permeability Test Unit" (Германия). Рабочая площадь поверхности мембраны составляла 13,8 см2. Коэффициент проницаемости P оценивали путем линейной экстраполяции экспериментальных данных до значений нулевого трансмембранного давления.
Доля доступного свободного объема (Fractional Accessible Volume, FAV) плёнок на основе полимерных смесей была определена расширенным методом гидростатического взвешивания согласно методике, представленной в литературе (Yushkin et al., React Funct Polym, 2015).
Размер пор измеряли методом порометрии со смещением жидкость-жидкость с использованием порометра POROLIQ объемом 1000 мл (Porometer, Бельгия).
Для определения химической и морфологической устойчивости полимерных непористых плёнок и пористых мембран-подложек проведена экспозиция образцов в средах модельных растворов алканоламинов с добавлением анионов кислот, имитирующих состояние деградации рабочего раствора не менее 330 часов при температуре 100°С.
Композиционные мембраны на керамической подложке были изготовлены путем нанесения раствора ПТМСП/ПВТМС в хлороформе на внутреннюю поверхность трубчатой мембраны, а композиционные мембраны на подложках из ПСФ полых волокон изготавливались нанесением раствора ПТМСП/ПВТМС в н-гексане на внешнюю поверхность подложки. Нанесение осуществлялось в течение 30 секунд с последующим отводом раствора и сушкой мембраны в эксикаторе с адсорбентом до получения неизменной массы мембраны. Процедуру повторяли шесть раз. Затем мембрану помещали в нагревательную камеру и сушили в течение 1 суток при температуре 50°С для стабилизации свойств защитного слоя.
Исследование процесса удаления растворенного кислорода из алканоламиновых абсорбентов в контакторах на основе композиционных мембран проводилось с использованием разработанной для данной работы термостатированной лабораторной установки. Циркуляция абсорбента по системе обеспечивается перистальтическим насосом LS-301 (LOIP, Россия). Концентрация растворённого O2 определялась электрохимическим датчиком портативного оксиметра HI 9146 N (HANNA Instruments, США). Движущая сила создавалась вакуумным насосом (MPR 030 Z-EC, Welch, Германия) или подачей газа (азот). Контроль содержания CO2 проводился стандартным методом на аппарате Читтика.
Степень достоверности и апробация результатов
Работа выполнена на современном научном и методическом уровне. Достоверность полученных результатов обеспечена применением комплекса современных физико-химических методов анализа, подтверждается сходимостью экспериментальных данных, отсутствием противоречий с данными литературных источников, широкой апробацией результатов и надёжностью выбранных методов исследований, таких как исследование транспортных и разделительных свойств мембран, ИК-спектроскопия, растровая электронная и атомная силовая микроскопия, дифференциальная сканирующая калориметрия, определение коэффициентов растворимости газов, термопервапорационное исследование, определение доли свободного объёма, жидкостная порометрия и др.
Основные результаты работы были представлены и обсуждены на всероссийских и международных конференциях: Международная конференция-школа «Ионный транспорт в органических и неорганических мембранах» (Сочи, Россия, 2021, 2024), - Международная научно-практическая конференция «Новые полимерные композиционные материалы. Микитаевские чтения» (п. Эльбрус, Россия, 2022, 2023), XV Юбилейная всероссийская научная конференция с международным участием «Мембраны-2022» (Тульская область, Россия, 2022), Научно-практическая конференция "Актуальные задачи нефтегазохимического комплекса" (Москва, Россия, 2022, 2023), XVIII International Scientific Conference "Physical and Chemical Processes in Atomic Systems" (XVIII Международная Научная Конференция "Физико-химические процессы в атомных системах", Москва, Россия, 2022), , 7th MEMTEK International Symposium on Membrane Technologies and Applications (Стамбул, Турция, 2023), 15th international conference on membrane science and technology 2023 (MST2023) (Пхукет, Таиланд, 2023), , XIII Международная конференция молодых ученых по нефтехимии «Современные
проблемы газохимии» (Москва, Россия, 2023), Юбилейная конференция ИНХС РАН (Москва, Россия, 2024).
Публикации
Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 19 научных трудах, в том числе 8 статей в квалификационных журналах, тезисы 11 докладов, представленных на российских и международных конференциях.
Структура и объём работы
Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов и списка используемой литературы, объём диссертации составляет 168 страниц, включая 44 рисунков, 22 таблиц и библиографический список из 206 наименований.
Работа поддержана грантами:
Работа выполнена в рамках Государственного задания ИНХС РАН и при частичной финансовой поддержке гранта РНФ № 21-79-10400 «Мембранная деоксигенация для предотвращения деградации алканоламиновых абсорбентов диоксида углерода» и Министерства образования и науки РФ, Соглашение о предоставлении из федерального бюджета гранта на проведение крупных научных проектов по приоритетным направлениям научно -технологического развития №075-15-2024-547 от 24 апреля 2024 г. "Получение ценных средне- и малотоннажных продуктов из дешевого и доступного сырья современными каталитическими методами".
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Алканоламиновая абсорбция и пути деструкции алканоламинов
Научное и техническое сообщества активно реагируют на вызовы, брошенные столь высокими темпами роста выбросов CO2 в атмосферу. Существующие методы улавливания углекислого газа можно разделить на четыре блока [1-4]:
1) Технологии по извлечению CO2 из угля или биотоплива до сжигания (pre-combustion). Метод основан на предварительной газификации угля или биомассы с образованием синтез-газа. Затем газ очищается и подвергается шифт-реакции, после чего в отдельной системе удаляемый CO2 сжимается и отправляется на хранение. Технология используется в процессах газификации угля, а также на электростанциях, работающих на природном газе [5].
2) Технологии улавливания CO2 при кислородном сжигании твёрдого топлива (oxy-fuel) [6]. При данном подходе снижется общее количество образующихся газов, при этом концентрация CO2 в дымовом газе составляет до 90%. Кроме того, для самой очистки не требуется какого-либо специфического оборудования. Несмотря на то что многими авторами отмечается низкая стоимость и эффективность данной технологии [6; 7], высокая сложность установок генерации O2 и высокая коррозионная активность кислородной атмосферы препятствуют на данный момент её активному коммерческому использованию.
3) Технология улавливания CO2 при сжигании в химическом цикле (chemical looping combustion). В данных системах осуществляется перенос кислорода из воздуха к топливу при помощи газа-носителя. После сжигания восстановленный газ-носитель транспортируется обратно в воздушную камеру. Отсутствие в системе этапа разделения делает CLC-технологию одной из самых перспективных в области секвестрации дымовых газов, однако уровень развития технологии не
выходит за рамки пилотных и лабораторных установок. Кроме того, технология плохо адаптируется для существующих станций, что также замедляет темпы её внедрения.
4) Технологии улавливания CO2 после сжигания (post-combustion). В настоящее время является наиболее технически развитой и распространённой в промышленности [8-12]. Согласно данным, предоставленным в работе [13], до 57% post-combustion установок используют абсорбционные методы улавливания CO2,_14% полагаются на адсорбцию, 8% используют мембранные методы и 21% применяют минерализацию или биофиксацию. Наиболее распространённые абсорбционные колонны используют в качестве абсорбента водные растворы алканоламинов и, в незначительной степени, водные соединения аммиака [14]. Эффективность метода подтверждается современными исследованиями [15].
Как следует из сказанного, алканоламиновая абсорбция является наиболее
зрелой (уровень готовности технологии 7-9 [10]) технологией извлечения CO2 для
его дальнейшей утилизации. Общая схема процесса абсорбции приведена на
рисунке 1. Современной наукой и технологией рассматривается свыше 120 типов
алканоламинов, пригодных для использования в процессе абсорбции [16; 17],
однако наиболее распространёнными остаются моноэтаноламин (МЭА),
метилдиэтаноламин (МДЭА), диэтаноламин (ДЭА). Технической особенностью
метода является необходимость регенерации абсорбентов. Несмотря на
предлагаемые альтернативы [18], основным методом восстановления абсорбентов
остаётся высокотемпературная (100 - 130 °С) десорбция. Существенным
недостатком этого метода является постепенная деградация рабочего агента -
алканоламинового абсорбента. Выделяют три основных механизма деградации:
термическая деструкция [19], окислительная деструкция [20; 21] и атмосферная
деструкция [22]. При этом в исследованиях отмечается комплексный характер
деструкции [23-26], наибольший вклад в которую вносит окисление [24; 27].
Основным путём проникновения кислорода можно считать абсорбцию из
19
Рисунок 1 - Схема процесса абсорбционного выделения С02. 1 — абсорбер, 2 — десорбер-регенератор, 3 — рекуперативный теплообменник, 4 — фильтр, 5 — кипятильник, 6 — аппарат для очистки абсорбента, 7 — сепаратор, 8 — холодильник тощего абсорбента, 9 — конденсатор, 10 — насос, 11 — компрессор. (адаптированно из [28])
очищаемых газов, где содержание кислорода может составлять до 16 об. % [29]. Однако, это не единственный путь: 02 может проникать в абсорбент при открытом хранении или проникать в систему в случае нарушения герметичности емкостей или самой системы очистки [9]. Кроме того, в работе [30] показано, что кислород может образоваться в качестве продукта разложения в системах МЭА-С02-Н20 даже если его не было в потоке очищаемого газа.
Окислительная деструкция алканоламинов наносит существенный вред как самому рабочем раствору, так и оборудованию очистных установок. Так, согласно данным длительной (18 месяцев) деградации абсорбентов на электростанции Нидерауссен (Германия), представленным в работе [31], потери растворов варьировались от 0,2 до 3,65 кг на тонну выделенного СО2. В то же время многократно показано [32-36], что присутствие растворённого кислорода в алканоламиновых абсорбентах приводит к интенсификации коррозии оборудования. Окислительное разложение аминов происходит в несколько этапов [20; 29; 37] и приводит к образованию смеси различных продуктов: главным образом карбоновых и аминокислот, а также амидов, аминов, альдегидов, аммиака и др. [38]. Взаимодействие остаточных продуктов реакции с аминами приводят к образованию термостабильных солей (ТСС) - устойчивых к термическому разложению соединений [39]. Присутствие ТСС ускоряет процесс коррозии [33], снижает сорбционную способность и изменяет вязкость абсорбента, что приводит к вспениванию, и, в совокупности, увеличивает издержки на замену абсорбента, капитальные издержки на поддержание работы оборудование и общие энергозатраты [40].
Похожие диссертационные работы по специальности «Другие cпециальности», 00.00.00 шифр ВАК
Разделение азотно-углекислотной смеси в газожидкостных мембранных аппаратах2006 год, кандидат технических наук Усачов, Владислав Валерьевич
Селективный перенос газов в газо-жидкостной мембранной системе2007 год, кандидат химических наук Шалыгин, Максим Геннадьевич
Физико-химические основы технологии мембранно - абсорбционного газоразделения (МАГ) для удаления диоксида углерода из метансодержащих газовых смесей2023 год, кандидат наук Атласкина Мария Евгеньевна
Интенсификация процессов массопереноса с использованием мембранных контакторов на основе нанопористых мембран2024 год, кандидат наук Поярков Андрей Александрович
Высокоселективные мембраны на основе гребнеобразных полисилоксанов для газоразделения и первапорации2024 год, доктор наук Борисов Илья Леонидович
Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Калмыков Денис Олегович, 2025 год
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
[1] Leung D.Y., Caramanna G., Maroto-Valer M.M. An overview of current status of carbon dioxide capture and storage technologies//Renewable and sustainable energy reviews. - 2014. - Vol. 39. - P. 426-443.
[2] Adanez J., Abad A., Mendiara T., Gayan P., De Diego L.F., Garcia-Labiano F. Chemical looping combustion of solid fuels//Progress in Energy and Combustion Science. - 2018. - Vol. 65. - P. 6-66.
[3] Замятина А.В., Богатова Т.Ф., Осипов П.В. Анализ технологий улавливания СОг//Энерго-и ресурсосбережение. Энергообеспечение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. Атомная энергетика.—Екатеринбург, 2019.
- 2019. - P. 807-810.
[4] Madejski P., Chmiel K., Subramanian N., Kus T. Methods and techniques for CO2 capture: Review of potential solutions and applications in modern energy technologies//Energies. - 2022. - Vol. 15. - No. 3. - P. 887.
[5] Chen Z. A Review of Pre-combustion Carbon Capture Technology//2022 7th International Conference on Social Sciences and Economic Development (ICSSED 2022). - Atlantis Press.2022. - P. 524-528.
[6] Yadav S., Mondal S.S. A review on the progress and prospects of oxy-fuel carbon capture and sequestration (CCS) technology//Fuel. - 2022. - Vol. 308. - P. 122057.
[7] Li X., Peng Z., Pei Y., Ajmal T., Rana K.-J., Aitouche A., Mobasheri R. Oxy-fuel combustion for carbon capture and storage in internal combustion engines-A review//International Journal of Energy Research. - 2022. - Vol. 46. - No. 2. - P. 505522.
[8] Ibigbami O.A., Onilearo O.D., Akinyeye R.O. Post-combustion capture and other Carbon Capture and Sequestration (CCS) technologies: a review//Environmental Quality Management. - 2024.
[9] Kohl A.L., Nielsen R. Gas purification. - Elsevier.1997.
[10] Feron P. Absorption-based post-combustion capture of carbon dioxide. -Woodhead publishing.2016.
[11] Alent'ev A.Y., Volkov A.V., Vorotyntsev I.V., Maksimov A.L., Yaroslavtsev A.B. Membrane technologies for decarbonization//Membranes and Membrane Technologies.
- 2021. - Vol. 3. - P. 255-273.
[12] Bazhenov S., Chuboksarov V., Maximov A., Zhdaneev O. Technical and economic prospects of CCUS projects in Russia//Sustainable Materials and Technologies. - 2022.
- Vol. 33. - P. e00452.
[13] Chao C., Deng Y., Dewil R., Baeyens J., Fan X. Post-combustion carbon capture//Renewable and Sustainable Energy Reviews. - 2021. - Vol. 138. - P. 110490.
[14] Du J., Yang W., Xu L., Bei L., Lei S., Li W., Liu H., Wang B., Sun L. Review on post-combustion CO2 capture by amine blended solvents and aqueous ammonia//Chemical Engineering Journal. - 2024. - Vol. 488. - P. 150954.
[15] Rochelle G.T. Air pollution impacts of amine scrubbing for CO2 capture//Carbon Capture Science & Technology. - 2024. - Vol. 11. - P. 100192.
[16] Bernhardsen I.M., Knuutila H.K. A review of potential amine solvents for CO2 absorption process: Absorption capacity, cyclic capacity and pKa//International Journal of Greenhouse Gas Control. - 2017. - Vol. 61. - P. 27-48.
[17] Meng F., Meng Y., Ju T., Han S., Lin L., Jiang J. Research progress of aqueous amine solution for CO2 capture: A review//Renewable and Sustainable Energy Reviews.
- 2022. - Vol. 168. - P. 112902.
[18] Han S.H., Jun Y., Kim J.H. The use of monoethanolamine CO2 solvent for the CO2 curing of cement-based materials//Sustainable Materials and Technologies. - 2023. -Vol. 35. - P. e00559.
[19] Rochelle G.T. Thermal degradation of amines for CO2 capture//Current Opinion in Chemical Engineering. - 2012. - Vol. 1. - No. 2. - P. 183-190.
[20] Bedell S.A. Oxidative degradation mechanisms for amines in flue gas capture//Energy Procedia. - 2009. - Vol. 1. - No. 1. - P. 771-778.
[21] Voice A.K., Rochelle G.T. Oxidation of amines at absorber conditions for CO2 capture from flue gas//Energy Procedia. - 2011. - Vol. 4. - P. 171-178.
[22] Bráten H.B., Bunkan A.J., Bache-Andreassen L., Solimannejad M., Nielsen C.J. Final report on a theoretical study on the atmospheric degradation of selected amines.//NILU OR. - 2008.
[23] Gao J., Wang S., Zhou S., Zhao B., Chen C. Corrosion and degradation performance of novel absorbent for CO2 capture in pilot-scale//Energy Procedia. - 2011. - Vol. 4. -P. 1534-1541.
[24] Vega F., Sanna A., Navarrete B., Maroto-Valer M.M., Cortés V.J. Degradation of amine-based solvents in CO2 capture process by chemical absorption//Greenhouse Gases: Science and Technology. - 2014. - Vol. 4. - No. 6. - P. 707-733.
[25] Bazhenov S.D., Novitskii E.G., Vasilevskii V.P., Grushevenko E.A., Bienko A.A., Volkov A.V. Heat-Stable Salts and Methods for Their Removal from Alkanolamine Carbon Dioxide Absorbents (Review)//Russian Journal of Applied Chemistry. - 2019. - Vol. 92. - No. 8. - P. 1045-1063.
[26] Buvik V., Bernhardsen I.M., Figueiredo R.V., Vevelstad S.J., Goetheer E., Van Os P., Knuutila H.K. Measurement and prediction of oxygen solubility in post-combustion CO2 capture solvents//International Journal of Greenhouse Gas Control. - 2021. -Vol. 104. - P. 103205.
[27] Buvik V. Stability of amines for CO2 capture : Doctoral thesis/V. Buvik. -NTNU.2021.
[28] Баженов С.Д., Новицкий Э.Г., Василевский В.П., Грушевенко Е.А., Биенко А.А., Волков А.В. Термостабильные соли и методы их выделения из алканоламиновых абсорбентов диоксида углерода (обзор)//Журнал прикладной химии. - 2019. - Vol. 92. - No. 8. - P. 957-979.
[29] Buvik V., H0is^ter K.K., Vevelstad S.J., Knuutila H.K. A review of degradation and emissions in post-combustion CO2 capture pilot plants//International Journal of Greenhouse Gas Control. - 2021. - Vol. 106. - P. 103246.
[30] Bello A., Idem R.O. Pathways for the Formation of Products of the Oxidative Degradation of CO2-Loaded Concentrated Aqueous Monoethanolamine Solutions during CO2 Absorption from Flue Gases//Industrial & Engineering Chemistry Research. - 2005. - Vol. 44. - No. 4. - P. 945-969.
[31] Moser P., Wiechers G., Schmidt S., Garcia Moretz-Sohn Monteiro J., Charalambous C., Garcia S., Sanchez Fernandez E. Results of the 18-month test with MEA at the post-combustion capture pilot plant at Niederaussem - new impetus to solvent management, emissions and dynamic behaviour//International Journal of Greenhouse Gas Control. - 2020. - Vol. 95. - P. 102945.
[32] Soosaiprakasam I.R., Veawab A. Corrosion and polarization behavior of carbon steel in MEA-based CO2 capture process//International Journal of Greenhouse Gas Control. - 2008. - Vol. 2. - No. 4. - P. 553-562.
[33] Duan D., Choi Y.-S., Nesic S., Vitse F., Bedell S.A., Worley C. Effect of Oxygen and Heat Stable Salts on the Corrosion of Carbon Steel in MDEA-Based CO2 Capture Process//CORROSION. - 2010. - Vol. 66. - No. 12. - P. 125004-125004-10.
[34] Kladkaew N., Idem R., Tontiwachwuthikul P., Saiwan C. Studies on corrosion and corrosion inhibitors for amine based solvents for CO2 absorption from power plant flue gases containing CO2, O2 and SO2//Energy Procedia. - 2011. - Vol. 4. - P. 1761-1768.
[35] Zheng L., Landon J., Matin N.S., Thomas G.A., Liu K. Corrosion mitigation via a pH stabilization method in monoethanolamine-based solutions for post-combustion CO2 capture//Corrosion Science. - 2016. - Vol. 106. - P. 281-292.
[36] Xiang Y., Xie W., Ni S., He X. Comparative study of A106 steel corrosion in fresh and dirty MEA solutions during the CO2 capture process: Effect of NO3-//Corrosion Science. - 2020. - Vol. 167. - P. 108521.
[37] Dumee L., Scholes C., Stevens G., Kentish S. Purification of aqueous amine solvents used in post combustion CO2 capture: A review//International Journal of Greenhouse Gas Control. - 2012. - Vol. 10. - Purification of aqueous amine solvents used in post combustion CO2 capture. - P. 443-455.
[38] Gouedard C., Picq D., Launay F., Carrette P.-L. Amine degradation in CO2 capture. I. A review//International Journal of Greenhouse Gas Control. - 2012. - Vol. 10. -P. 244-270.
[39] Wang T., Hovland J., Jens K.J. Amine reclaiming technologies in post-combustion carbon dioxide capture/Journal of Environmental Sciences. - 2015. - Vol. 27. - P. 276289.
[40] ElMoudir W., Supap T., Saiwan C., Idem R., Tontiwachwuthikul P. Part 6: Solvent recycling and reclaiming issues//Carbon Management. - 2012. - Vol. 3. - Part 6. -No. 5. - P. 485-509.
[41] Eide-Haugmo I., Brakstad O.G., Hoff K.A., S0rheim K.R., da Silva E.F., Svendsen H.F. Environmental impact of amines: Greenhouse Gas Control Technologies 9//Energy Procedia. - 2009. - Vol. 1. - No. 1. - P. 1297-1304.
[42] Poste A.E., Grung M., Wright R.F. Amines and amine-related compounds in surface waters: A review of sources, concentrations and aquatic toxicity//Science of The Total Environment. - 2014. - Vol. 481. - Amines and amine-related compounds in surface waters. - P. 274-279.
[43] Scheirman W.L. Filter DEA treating solution//Hydrocarbon Processing. - 1973. -Vol. 52. - No. 8. - P. 95-96.
[44] Cummings A.L., Smith G.D., Nelsen D.K. Advances in amine reclaiming-why there's no excuse to operate a dirty amine system//Laurance Reid Gas Conditioning Conference. - Citeseer.2007. - Vol. 2007.
[45] Neutralization technology to reduce corrosion from heat stable amine salts : NACE International, Houston, TX (United States)/pyK. Liu H.J., Dean J.W., Bosen S.F., 1995.
[46] Cummings A.L., Mecum S.M. Remove heat stable salts for better amine plant performance//Hydrocarbon processing (International ed.). - 1998. - Vol. 77. - No. 8. -P. 63-67.
[47] Ju H., ElMoudir W., Aboudheir A., Mahinpey N. Development of a facile reclaiming process for degraded alkanolamine and glycol solvents used for CO2 capture systems//International Journal of Greenhouse Gas Control. - 2018. - Vol. 74. - P. 174181.
[48] Вакк Э.Г., Шуклин Г.В., Лейтес И.Л. Получение технологического газа для производства аммиака, метанола, водорода и высших углеводородов. -Litres.2024.
[49] Company D.C. Gas Conditioning Fact Book. - Dow Chemical Company.1962.
[50] Tavan Y., Moradi M., Rostami A., Azizpour H. Theoretical and industrial aspects of amine reclaiming unit to separate heat stable salts//Separation and Purification Technology. - 2020. - Vol. 237. - P. 116314.
[51] Патент №2 US5441605A United States. Apparatus for reclaiming waste gas treating chemical: N US08325504 : заявл. 19.10.1994 : опубл. 15.08.1995 / T. Beasley, D.A. Merritt.
[52] Патент №2 US6508916B1 United States. Process for recovering processing liquids: N US09332801 : заявл. 14.06.1999 : опубл. 21.01.2003 / M. Razzaghi et al.
[53] Патент № RU2487113C1. Способ очистки раствора диэтаноламина от примесей: N RU201211503004A : заявл. 16.04.2012 : опубл. 10.07.2013 / С.В. Набоков, Р.Л. Шкляр, Н.П. Петкина.
[54] Badr S., Frutiger J., Hungerbuehler K., Papadokonstantakis S. A framework for the environmental, health and safety hazard assessment for amine-based post combustion CO2 capture//International Journal of Greenhouse Gas Control. - 2017. - Vol. 56. -P. 202-220.
[55] Sexton A., Dombrowski K., Nielsen P., Rochelle G., Fisher K., Youngerman J., Chen E., Singh P., Davison J. Evaluation of reclaimer sludge disposal from postcombustion CO2 capture//Energy Procedia. - 2014. - Vol. 63. - P. 926-939.
[56] Ghayur A., Verheyen T.V., Meuleman E. Biological and chemical treatment technologies for waste amines from CO2 capture plants/Journal of environmental management. - 2019. - Vol. 241. - P. 514-524.
[57] Патент № US2797188A United States. Refining petroleum with an alkanolamine absorbent and reactivation of the spent alkanol amine: N US396268A : заявл. 04.12.1953 : опубл. 25.06.1957 / J.F.C. Taylor, G.E. Prielipp.
[58] Патент № US5045291A United States. Reactivation of spent alkanolamine: N US07563589 : заявл. 06.08.1990 : опубл. 03.09.1991 / A.E. Keller.
[59] Патент № US5162084A United States. Process for monitoring and controlling an alkanolamine reaction process: N US07773387 : заявл. 08.10.1991 : опубл. 10.11.1992 / A.L. Cummings et al.
[60] Bayati B., Mirshekari M., Veisy A., Gando-Ferreira L.M. Removal of HSS from industrial amine solution by anionic resin (case study: Ilam gas refinery)//Chemical Papers. - 2019. - Vol. 73. - Removal of HSS from industrial amine solution by anionic resin (case study. - No. 2. - P. 491-500.
[61] Pal P., Banat F., AlShoaibi A. Adsorptive removal of heat stable salt anions from industrial lean amine solvent using anion exchange resins from gas sweetening unit/Journal of Natural Gas Science and Engineering. - 2013. - Vol. 15. - P. 14-21.
[62] Pal P., Banat F. Contaminants in industrial lean amine solvent and their removal using biopolymers: a new aspect. - 2014.
[63] Pal P., Edathil A.A., Banat F. Calcium alginate gel and hard beads for the removal of total organic acid anions and heavy metal ions from industrial lean methyldiethanolamine solvent//Polymer Bulletin. - 2019. - Vol. 76. - P. 103-118.
[64] Lim J., Scholes C.A., Dumee L.F., Kentish S.E. Nanofiltration for the concentration of heat stable salts prior to MEA reclamation//International journal of greenhouse gas control. - 2014. - Vol. 30. - P. 34-41.
[65] Ghorbani A., Bayati B., Poerio T., Argurio P., Kikhavani T., Namdari M., Ferreira L.M. Application of NF Polymeric Membranes for Removal of Multicomponent Heat-Stable Salts (HSS) Ions from Methyl Diethanolamine (MDEA) Solutions//Molecules. -2020. - Vol. 25. - No. 21. - P. 4911.
[66] Заболоцкий В.И., Гнусин Н.П., Письменский В.Ф., Омельченко Ю.Н. Электродиализное концентрирование углекислого газа с использованием в качестве сорбента алканоламина//Журнал прикладной химии. - 1982. - Vol. 55. -No. 5. - P. 1105-1110.
[67] Заболоцкий В.И., Гнусин Н.П., Ельникова Л.Ф., Омельченко Ю.Н. Исследование процесса регенерации сорбентов углекислого газа на основе моноэтаноламина электродиализом с биполярными мембранами//ЖПХ. - 1985. -Vol. 58. - No. 10. - P. 2396.
[68] Zabolotskii V., Sheldeshov N., Melnikov S. Heterogeneous bipolar membranes and their application in electrodialysis//Desalination. - 2014. - Vol. 342. - P. 183-203.
[69] Патент № US2768945A United States. Method of separating acidic gases from fluid mixtures: N US341241A : заявл. 09.03.1953 : опубл. 30.10.1956 / A. Shapiro.
[70] Патент № US5910611A United States. Aqueous alkanolamines using an electrodialysis cell with an ion exchange membrane: N US08449254 : заявл. 24.05.1995 : опубл. 08.06.1999 / R.A.G. Jr, M.F. Cohen.
[71] Kikhavani T., Mehdizadeh H., Van der Bruggen B., Bayati B. Removal of heat-stable salts from lean amine of a gas refinery via electrodialysis//Chemical Engineering & Technology. - 2021. - Vol. 44. - No. 2. - P. 318-328.
[72] Wang Y., Li W., Yan H., Xu T. Removal of heat stable salts (HSS) from spent alkanolamine wastewater using electrodialysis//Journal of industrial and engineering chemistry. - 2018. - Vol. 57. - P. 356-362.
[73] Chen F., Chi Y., Zhang M., Yang K., Fu C. Removal of heat stable salts from N-methyldiethanolamine wastewater using electrodialysis: A pilot-scale study//Desalination Water Treat. - 2020. - Vol. 195. - P. 48-57.
[74] Василевский В.П., Волков В.В., Новицкий Э.Г. Электромембранная регенерация аминных растворов газоперерабатывающих производств//Критические технологии. Мембраны. - 2009. - Vol. 44. - No. 4. -P. 14.
[75] Новицкий Э.Г., Василевский В.П., Баженов С.Д., Грушевенко Е.А., Васильева В.И., Волков А.В. Влияние состава растворов секций концентрирования на эффективность выделения диоксида углерода из водного раствора моноэтаноламина методом электродиализа//Мембраны и мембранные технологии. - 2014. - Vol. 4. - No. 4. - P. 280-280.
[76] Bazhenov S., Vasilevsky V., Rieder A., Unterberger S., Grushevenko E., Volkov V., Schallert B., Volkov A. Heat stable salts (HSS) removal by Electrodialysis: reclaiming of MEA used in post-combustion CO2-capture//Energy Procedia. - 2014. -Vol. 63. - P. 6349-6356.
[77] Bazhenov S., Rieder A., Schallert B., Vasilevsky V., Unterberger S., Grushevenko E., Volkov V., Volkov A. Reclaiming of degraded MEA solutions by electrodialysis: Results of ED pilot campaign at post-combustion CO2 capture pilot plant//International Journal of Greenhouse Gas Control. - 2015. - Vol. 42. - Reclaiming of degraded MEA solutions by electrodialysis. - P. 593-601.
[78] Грушевенко Е.А., Баженов С.Д., Василевский В.П., Новицкий Э.Г., Волков А.В. Исследование двухступенчатой электродиализной очистки моноэтаноламина от термостабильных солей//Журнал прикладной химии. - 2018. - Vol. 91. - No. 4. - P. 533-541.
[79] Grushevenko E., Bazhenov S., Vasilevsky V., Novitsky E., Shalygin M., Volkov A. Effect of Carbon Dioxide Loading on Removal of Heat Stable Salts from Amine Solvent by Electrodialysis//Membranes. - 2019. - Vol. 9. - No. 11. - P. 152.
[80] Grushevenko E.A., Bazhenov S.D., Vasilevskii V.P., Novitskii E.G., Volkov A.V. Two-step electrodialysis treatment of monoethanolamine to remove heat stable salts//Russian Journal of Applied Chemistry. - 2018. - Vol. 91. - P. 602-610.
[81] Emori W., Jiang S.L., Duan D.L., Ekerenam O.O., Zheng Y.G., Okafor P.C., Qiao Y.X. Corrosion behavior of carbon steel in amine-based CO2 capture system: effect of sodium sulfate and sodium sulfite contaminants//Materials and Corrosion. - 2017. -Vol. 68. - No. 6. - P. 674-682.
[82] Morken A.K., Pedersen S., Nesse S.O., FI0 N.E., Johnsen K., Feste J.K., de Cazenove T., Faramarzi L., Vernstad K. CO2 capture with monoethanolamine: Solvent management and environmental impacts during long term operation at the Technology Centre Mongstad (TCM)//International Journal of Greenhouse Gas Control. - 2019. -Vol. 82. - P. 175-183.
[83] Fytianos G., Vevelstad S.J., Knuutila H.K. Degradation and corrosion inhibitors for MEA-based CO2 capture plants//International Journal of Greenhouse Gas Control. -2016. - Vol. 50. - P. 240-247.
[84] Saeed I.M., Alaba P., Mazari S.A., Basirun W.J., Lee V.S., Sabzoi N. Opportunities and challenges in the development of monoethanolamine and its blends for postcombustion CO2 capture//International Journal of Greenhouse Gas Control. - 2018. -Vol. 79. - P. 212-233.
[85] Rooney P.C., Dupart M.S., Bacon T.R. Oxygen's role in alkanolamine degradation//Hydrocarbon processing (International ed.). - 1998. - Vol. 77. - No. 7. -P. 109-113.
[86] Uyanga I.J., Idem R.O. Studies of SO2-and O2-induced degradation of aqueous MEA during CO2 capture from power plant flue gas streams//Industrial & Engineering Chemistry Research. - 2007. - Vol. 46. - No. 8. - P. 2558-2566.
[87] Bello A., Idem R.O. Comprehensive study of the kinetics of the oxidative degradation of CO2 loaded and concentrated aqueous monoethanolamine (MEA) with and without sodium metavanadate during CO2 absorption from flue gases//Industrial & engineering chemistry research. - 2006. - Vol. 45. - No. 8. - P. 2569-2579.
[88] Apel P.Y., Bobreshova O.V., Volkov A.V., Volkov V.V., Nikonenko V.V., Stenina I.A., Filippov A.N., Yampolskii Y.P., Yaroslavtsev A.B. Prospects of membrane science development//Membranes and membrane technologies. - 2019. - Vol. 1. - P. 45-63.
[89] Zhao S., Feron P.H.M., Deng L., Favre E., Chabanon E., Yan S., Hou J., Chen V., Qi H. Status and progress of membrane contactors in post-combustion carbon capture: A state-of-the-art review of new developments/Journal of Membrane Science. - 2016. - Vol. 511. - Status and progress of membrane contactors in post-combustion carbon capture. - P. 180-206.
[90] Baker R.W. Membrane technology and applications. - John Wiley & Sons.2023.
[91] Мулдер М. Введение в мембранную технологию. - Москва: Мир. 1999. - . -513p.
[92] Kim S., Scholes C.A., Heath D.E., Kentish S.E. Gas-liquid membrane contactors for carbon dioxide separation: A review//Chemical Engineering Journal. - 2021. -Vol. 411. - Gas-liquid membrane contactors for carbon dioxide separation. - P. 128468.
[93] Yang M.-C., Cussler E.L. Designing hollow-fiber contactors//AIChE Journal. -1986. - Vol. 32. - No. 11. - P. 1910-1916.
[94] Chuah C.Y., Kim K., Lee J., Koh D.-Y., Bae T.-H. CO2 absorption using membrane contactors: Recent progress and future perspective//Industrial & Engineering Chemistry Research. - 2019. - Vol. 59. - No. 15. - P. 6773-6794.
[95] Yang M.-C., Cussler E.L. Artificial gills//Journal of membrane science. - 1989. -Vol. 42. - No. 3. - P. 273-284.
[96] Wickramasinghe S.R., Semmens M.J., Cussler E.L. Better hollow fiber contactors//Journal of Membrane Science. - 1991. - Vol. 62. - No. 3. - P. 371-388.
[97] Tai M.S.L., Chua I., Li K., Ng W.J., Teo W.K. Removal of dissolved oxygen in ultrapure water production using microporous membrane modules/Journal of membrane science. - 1994. - Vol. 87. - No. 1-2. - P. 99-105.
[98] Yagi Y., Imaoka T., Ksama Y., Ohmi T. Advanced ultrapure water systems with low dissolved oxygen for native oxide free wafer processing//IEEE Transactions on semiconductor manufacturing. - 1992. - Vol. 5. - No. 2. - P. 121-127.
[99] Lee J., Baek S.-M., Boo C., Son A., Jung H., Park S.S., Hong S.W. Water deoxygenation using a hollow fiber membrane contactor to prevent pipe corrosion for sustainable management of district heating systems: A pilot-scale study//Journal of Cleaner Production. - 2020. - Vol. 277. - P. 124049.
[100] Tan X., Capar G., Li K. Analysis of dissolved oxygen removal in hollow fibre membrane modules: effect of water vapour//Journal of Membrane Science. - 2005. -Vol. 251. - No. 1-2. - P. 111-119.
[101] Chua I., Tai M.S.L., Li K., Zhang H. Ultrapure water quality and production for industrial uses//IES JOURNAL. - 1993. - Vol. 33. - P. 57-57.
[102] Kishi M., Nagatsuka K., Toda T. Effect of membrane hydrophobicity and thickness on energy-efficient dissolved oxygen removal from algal culture//Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. - 2020. - Vol. 8. - P. 978.
[103] Sengupta A., Peterson P.A., Miller B.D., Schneider J., Fulk Jr C.W. Large-scale application of membrane contactors for gas transfer from or to ultrapure water//Separation and purification technology. - 1998. - Vol. 14. - No. 1-3. - P. 189200.
[104] Peng Z.-G., Lee S.-H., Zhou T., Shieh J.-J., Chung T.-S. A study on pilot-scale degassing by polypropylene (PP) hollow fiber membrane contactors//Desalination. -2008. - Vol. 234. - No. 1-3. - P. 316-322.
[105] Ito A., Yamagiwa K., Tamura M., Furusawa M. Removal of dissolved oxygen using non-porous hollow-fiber membranes//Journal of Membrane science. - 1998. -Vol. 145. - No. 1. - P. 111-117.
[106] Shao J., Liu H., He Y. Boiler feed water deoxygenation using hollow fiber membrane contactor//Desalination. - 2008. - Vol. 234. - No. 1-3. - P. 370-377.
[107] Vladisavljevic G.T. Use of polysulfone hollow fibers for bubbleless membrane oxygenation/deoxygenation of water//Separation and Purification Technology. - 1999. - Vol. 17. - No. 1. - P. 1-10.
[108] Martic I., Maslarevic A., Mladenovic S., Lukic U., Budimir S. Water deoxygenation using hollow fiber membrane module with nitrogen as inert gas//Desalination and Water Treatment. - 2015. - Vol. 54. - No. 6. - P. 1563-1567.
[109] Sinha V., Li K. Alternative methods for dissolved oxygen removal from water: a comparative study//Desalination. - 2000. - Vol. 127. - No. 2. - P. 155-164.
[110] Monteiro J., Figueiredoa R.V., Bakker D., Stellwag I., Huizinga A., Abu Zahra M., van Os P., Goetheer E. De-oxygenation as countermeasure for the reduction of oxidative degradation of CO2 capture solvents//14th Greenhouse Gas Control Technologies Conference Melbourne. - 2018. - P. 21-26.
[111] Figueiredo R.V., Srivastava T., Skaar T., Warning N., Gravesteijn P., van Os P., Ansaloni L., Deng L., Knuutila H., Monteiro J. Impact of dissolved oxygen removal on solvent degradation for post-combustion CO2 capturew//International Journal of Greenhouse Gas Control. - 2021. - Vol. 112. - P. 103493.
[112] Srivastava T., Figueiredo R.V., Skaar T., Warning N., Gravesteijn P., Monteiro J., van Os P., Goetheer E. Techno-economic performance of DORA with MEA and CESAR. - 2021.
[113] Баженов С.Д. Перспективы мембранной деоксигенации алканоламиновых абсорбентов CO2 для предотвращения их деградации (миниобзор)//Нефтехимия. -2022. - Vol. 62. - No. 4. - P. 527-539.
[114] Scholes C.A., Kentish S.E., Stevens G.W., deMontigny D. Comparison of thin film composite and microporous membrane contactors for CO2 absorption into
monoethanolamine//International Journal of Greenhouse Gas Control. - 2015. -Vol. 42. - P. 66-74.
[115] Bazhenov S.D., Dibrov G.A., Novitsky E.G., Vasilevsky V.P., Volkov V.V. Effect of absorbent vapor on stability of characteristics of a composite PTMSP membrane on nonwoven polyester support during regeneration of diethanolamine solution in membrane contactor//Petroleum Chemistry. - 2014. - Vol. 54. - P. 617-621.
[116] Malakhov A.O., Bazhenov S.D. Carbon dioxide desorption from amine solution in a nonporous membrane contactor//Petroleum Chemistry. - 2018. - Vol. 58. - P. 330337.
[117] Robeson L.M. Correlation of separation factor versus permeability for polymeric membranes//Journal of membrane science. - 1991. - Vol. 62. - No. 2. - P. 165-185.
[118] Robeson L.M. The upper bound revisited//Journal of membrane science. - 2008.
- Vol. 320. - No. 1-2. - P. 390-400.
[119] Nunes S.P., Culfaz-Emecen P.Z., Ramon G.Z., Visser T., Koops G.H., Jin W., Ulbricht M. Thinking the future of membranes: Perspectives for advanced and new membrane materials and manufacturing processes/Journal of Membrane Science. -2020. - Vol. 598. - P. 117761.
[120] Talukder M.J., Alshami A.S., Tayyebi A., Ismail N., Yu X. Membrane science meets machine learning: future and potential use in assisting membrane material design and fabrication//Separation & Purification Reviews. - 2024. - Vol. 53. - No. 2. - P. 216229.
[121] Yin H., Xu M., Luo Z., Bi X., Li J., Zhang S., Wang X. Machine learning for membrane design and discovery//Green Energy & Environment. - 2024. - Vol. 9. -No. 1. - P. 54-70.
[122] Cao Z., Barati Farimani O., Ock J., Barati Farimani A. Machine Learning in Membrane Design: From Property Prediction to AI-Guided Optimization//Nano Letters.
- 2024. - Vol. 24. - No. 10. - P. 2953-2960.
[123] Wang J., Tian K., Li D., Chen M., Feng X., Zhang Y., Wang Y., Van der Bruggen B. Machine learning in gas separation membrane developing: Ready for prime time//Separation and Purification Technology. - 2023. - Vol. 313. - P. 123493.
[124] Xu Q., Jiang J. Recent development in machine learning of polymer membranes for liquid separation//Molecular Systems Design & Engineering. - 2022. - Vol. 7. -No. 8. - P. 856-872.
[125] Aitken C.L., Koros W.J., Paul D.R. Effect of structural symmetry on gas transport properties of polysulfones//Macromolecules. - 1992. - Vol. 25. - No. 13. - P. 34243434.
[126] Hirayama Y., Yoshinaga T., Kusuki Y., Ninomiya K., Sakakibara T., Tamari T. Relation of gas permeability with structure of aromatic polyimides I//Journal of membrane Science. - 1996. - Vol. 111. - No. 2. - P. 169-182.
[127] Nametkine N.S., Topchiev A.V., Dourgarian S.G. Un catalyseur efficace pour la polymerisation des composes vinylsiliciques//Journal of Polymer Science Part C: Polymer Symposia. - Wiley Online Library.1963. - Vol. 4. - P. 1053-1059.
[128] Наметкин Н.С., Дургарьян С.Г., Хотимский В.С. Исследование полимеризации винилтриметилсилана под влиянием литийэтила в углеводородной среде//Vysokomolekuliarnye soedineniia. - 1969. - Vol. 20. -No. 100. - P. 2067.
[129] Yampol'skii Y.P., Volkov V.V. Studies in gas permeability and membrane gas separation in the Soviet Union/Journal of membrane science. - 1991. - Vol. 64. - No. 3. - P. 191-228.
[130] Volkov V.V. Free volume structure and transport properties of glassy polymers— materials for separating membranes//Polymer journal. - 1991. - Vol. 23. - No. 5. -P. 457-466.
[131] Masuda T., Isobe E., Higashimura T., Takada K. Poly [1-(trimethylsilyl)-1-propyne]: a new high polymer synthesized with transition-metal catalysts and characterized by extremely high gas permeability//Journal of the American Chemical Society. - 1983. - Vol. 105. - No. 25. - P. 7473-7474.
[132] Ichiraku Y., Stern S.A., Nakagawa T. An investigation of the high gas permeability of poly (1-trimethylsilyl-1-propyne)//Journal of Membrane Science. -1987. - Vol. 34. - No. 1. - P. 5-18.
[133] Nagai K., Masuda T., Nakagawa T., Freeman B.D., Pinnau I. Poly [1-(trimethylsilyl)-1-propyne] and related polymers: synthesis, properties and functions//Progress in Polymer Science. - 2001. - Vol. 26. - No. 5. - P. 721-798.
[134] Khotimsky V.S., Tchirkova M.V., Litvinova E.G., Rebrov A.I., Bondarenko G.N. Poly [1-(trimethylgermyl)-1-propyne] and poly [1-(trimethylsilyl)-1-propyne] with various geometries: their synthesis and properties/Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry. - 2003. - Vol. 41. - No. 14. - P. 2133-2155.
[135] Грищенко А.Е., Хотимский В.С., Штенникова И.Н., Колбина Г.Ф., Литвинова Е.Г., Чиркова М.В., Михайлова Н.А. Оптическая анизотропия и термодинамическая жесткость стереоизомеров полиц-триметилсилил-х-пропина//Высокомолекулярные соединения. Серия Б. - 2004. - Vol. 46. - No. 2. -P. 354.
[136] Izyumnikov A.L., Velichko T.T., Litmanovich A.D. Compositional inhomogeneity and other molecular characteristics of chlorinated
135
polyvinyltrimethylsilane//Polymer Science USSR. - 1983. - Vol. 25. - No. 2. - P. 379387.
[137] Shtennikova I.N., Kolbina G.F., Yakimansky A.V., Plate N.A., Khotimsky V.S., Litvinova E.G. Experimental and theoretical investigation of optical properties of poly-(1-trimethylsilyl-1 propyne) molecules in solution//European polymer journal. - 1999.
- Vol. 35. - No. 11. - P. 2073-2078.
[138] Трусов А.Н. Регенерация абсорбентов углекислого газа в мембранных контакторах высокого давления : Диссертация на соискание степени кандидата химических наук/А.Н. Трусов. - ИНХС РАН.2010. - 116p.
[139] Takada K., Matsuya H., Masuda T., Higashimura T. Gas permeability of polyacetylenes carrying substituents//Journal of applied polymer science. - 1985. -Vol. 30. - No. 4. - P. 1605-1616.
[140] Nagai K., Nakagawa T. Effects of aging on the gas permeability and solubility in poly (1-trimethylsilyl-1-propyne) membranes synthesized with various catalysts//Journal of Membrane Science. - 1995. - Vol. 105. - No. 3. - P. 261-272.
[141] Starannikova L., Khodzhaeva V., Yampolskii Y. Mechanism of aging of poly [1-(trimethylsilyl)-1-propyne] and its effect on gas permeability//Journal of membrane science. - 2004. - Vol. 244. - No. 1-2. - P. 183-191.
[142] Malakhov A.O., Dibrov G.A., Litvinova E.G., Novitsky E.G. Gas permeability of homogeneous and composite membranes based on poly(trimethylsilylpropyne)/poly(vinyltrimethylsilane) blends//Petroleum Chemistry. -2015. - Vol. 55. - No. 10. - P. 803-809.
[143] Дибров Г.А. Получение и свойства композиционных мембран на основе высокопроницаемых полимерных стекол для мембранных контакторов высокого давления/Г.А. Дибров. - Институт нефтехимического синтеза им. АВ Топчиева Российской академии наук.2013.
[144] Trusov A., Legkov S., van den Broeke L.J.P., Goetheer E., Khotimsky V., Volkov A. Gas/liquid membrane contactors based on disubstituted polyacetylene for CO2 absorption liquid regeneration at high pressure and temperature//Journal of Membrane Science. - 2011. - Vol. 383. - No. 1. - P. 241-249.
[145] Dibrov G.A., Volkov V.V., Vasilevsky V.P., Shutova A.A., Bazhenov S.D., Khotimsky V.S., Van de Runstraat A., Goetheer E.L.V., Volkov A.V. Robust high-permeance PTMSP composite membranes for CO2 membrane gas desorption at elevated temperatures and pressures/Journal of membrane science. - 2014. - Vol. 470.
- P. 439-450.
[146] Volkov A.V., Tsarkov S.E., Goetheer E.L.V., Volkov V.V. Amine-based solvents regeneration in gas-liquid membrane contactor based on asymmetric PVTMS//Petroleum Chemistry. - 2015. - Vol. 55. - No. 9. - P. 716-723.
[147] Lv Y., Yu X., Tu S.-T., Yan J., Dahlquist E. Wetting of polypropylene hollow fiber membrane contactors//Journal of Membrane Science. - 2010. - Vol. 362. - No. 12. - P. 444-452.
[148] Chabanon E., Roizard D., Favre E. Membrane contactors for postcombustion carbon dioxide capture: a comparative study of wetting resistance on long time scales//Industrial & engineering chemistry research. - 2011. - Vol. 50. - No. 13. -P. 8237-8244.
[149] Ibrahim M.H., El-Naas M.H., Zhang Z., Van der Bruggen B. CO2 capture using hollow fiber membranes: A review of membrane wetting//Energy & fuels. - 2018. -Vol. 32. - No. 2. - P. 963-978.
[150] Wang R., Li D.F., Zhou C., Liu M., Liang D.T. Impact of DEA solutions with and without CO2 loading on porous polypropylene membranes intended for use as contactors//Journal of Membrane Science. - 2004. - Vol. 229. - No. 1-2. - P. 147-157.
[151] Wang Z., Fang M., Ma Q., Yu H., Wei C.-C., Luo Z. Investigation of membrane wetting in different absorbents at elevated temperature for carbon dioxide capture/Journal of Membrane Science. - 2014. - Vol. 455. - P. 219-228.
[152] Franco J.A., Kentish S.E., Perera J.M., Stevens G.W. Poly (tetrafluoroethylene) sputtered polypropylene membranes for carbon dioxide separation in membrane gas absorption//Industrial & engineering chemistry research. - 2011. - Vol. 50. - No. 7. -P. 4011-4020.
[153] Bottino A., Comite A., Costa C., Di Felice R., Varosio E. Wetting of polypropylene membranes by aqueous solutions in CO2 absorbing devices//Separation Science and Technology. - 2015. - Vol. 50. - No. 12. - P. 1860-1869.
[154] Xu Y., Malde C., Wang R. Correlating physicochemical properties of commercial membranes with CO2 absorption performance in gas-liquid membrane contactor//Journal of Membrane Science and Research. - 2020. - Vol. 6. - No. 1. -P. 30-39.
[155] Rezaiyan Z., Keshavarz P., Khorram M. Experimental investigation of the effects of different chemical absorbents on wetting and morphology of poly (vinylidene fluoride) membrane//Journal of Applied Polymer Science. - 2017. - Vol. 134. - No. 47. - P. 45543.
[156] Zhang Z., Wu X., Wang L., Zhao B., Li J., Zhang H. Wetting mechanism of a PVDF hollow fiber membrane in immersed membrane contactors for CO 2 capture in
the presence of monoethanolamine//RSC advances. - 2017. - Vol. 7. - No. 22. -P. 13451-13457.
[157] Wang L., Zhang Z., Zhao B., Zhang H., Lu X., Yang Q. Effect of long-term operation on the performance of polypropylene and polyvinylidene fluoride membrane contactors for CO2 absorption//Separation and Purification Technology. - 2013. -Vol. 116. - P. 300-306.
[158] Dai Z., Ansaloni L., Deng L. Precombustion CO2 Capture in Polymeric Hollow Fiber Membrane Contactors Using Ionic Liquids: Porous Membrane versus Nonporous Composite Membrane//Industrial & Engineering Chemistry Research. - 2016. -Vol. 55. - Precombustion CO2 Capture in Polymeric Hollow Fiber Membrane Contactors Using Ionic Liquids. - No. 20. - P. 5983-5992.
[159] Tang H., Zhang Y., Wang F., Zhang H., Guo Y. Long-term stability of polytetrafluoroethylene (PTFE) hollow fiber membranes for CO2 capture//Energy & Fuels. - 2016. - Vol. 30. - No. 1. - P. 492-503.
[160] Faiz R., Fallanza M., Boributh S., Jiraratananon R., Ortiz I., Li K. Long term stability of PTFE and PVDF membrane contactors in the application of propylene/propane separation using AgNO3 solution//Chemical Engineering Science. -2013. - Vol. 94. - P. 108-119.
[161] Maia Filho D.C., Salim V.M.M., Borges C.P. Membrane contactor reactor for transesterification of triglycerides heterogeneously catalyzed//Chemical Engineering and Processing: Process Intensification. - 2016. - Vol. 108. - P. 220-225.
[162] Porcheron F., Ferré D., Favre E., Nguyen P.T., Lorain O., Mercier R., Rougeau L. Hollow fiber membrane contactors for CO2 capture: From lab-scale screening to pilotplant module conception//Energy Procedia. - 2011. - Vol. 4. - P. 763-770.
[163] Kostyanaya M., Bazhenov S., Borisov I., Plisko T., Vasilevsky V. Surface Modified Polysulfone Hollow Fiber Membranes for Ethane/Ethylene Separation Using Gas-Liquid Membrane Contactors with Ionic Liquid-Based Absorbent//Fibers. - 2019. - Vol. 7. - No. 1. - P. 4.
[164] Bazhenov S.D., Bildyukevich A.V., Volkov A.V. Gas-Liquid Hollow Fiber Membrane Contactors for Different Applications//Fibers. - 2018. - Vol. 6. - No. 4. -P. 76.
[165] Mansourizadeh A., Ismail A.F. Effect of additives on the structure and performance of polysulfone hollow fiber membranes for CO2 absorption/Journal of Membrane Science. - 2010. - Vol. 348. - No. 1-2. - P. 260-267.
[166] Rahbari-Sisakht M., Ismail A.F., Matsuura T. Development of asymmetric polysulfone hollow fiber membrane contactor for CO2 absorption//Separation and purification technology. - 2012. - Vol. 86. - P. 215-220.
138
[167] Rahbari-Sisakht M., Ismail A.F., Rana D., Matsuura T. Effect of novel surface modifying macromolecules on morphology and performance of Polysulfone hollow fiber membrane contactor for CO2 absorption//Separation and purification technology. - 2012. - Vol. 99. - P. 61-68.
[168] Rahbari-Sisakht M., Ismail A.F., Matsuura T. Effect of bore fluid composition on structure and performance of asymmetric polysulfone hollow fiber membrane contactor for CO2 absorption//Separation and purification technology. - 2012. - Vol. 88. - P. 99106.
[169] Kianfar E. An experimental study PVDF and PSF hollow fiber membranes for chemical absorption carbon dioxide//Fine Chemical Engineering. - 2020. - P. 92-103.
[170] Guclu S., Kizildag N., Dizman B., Unal S. Solvent-based recovery of high purity polysulfone and polyester from end-of-life reverse osmosis membranes//Sustainable Materials and Technologies. - 2022. - Vol. 31. - P. e00358.
[171] Bortot Coelho F.E., Kaiser N.N., Magnacca G., Candelario V.M. Corrosion resistant ZrO2/SiC ultrafiltration membranes for wastewater treatment and operation in harsh environments/Journal of the European Ceramic Society. - 2021. - Vol. 41. -No. 15. - P. 7792-7806.
[172] Lee M., Wu Z., Li K. Advances in ceramic membranes for water treatment//Advances in membrane technologies for water treatment. - Elsevier.2015. -P. 43-82.
[173] Horwitz W. Association of official analytical chemists (AOAC) methods//George Banta Company, Menasha, WI. - 1980.
[174] Volkov A., Vasilevsky V., Bazhenov S., Volkov V., Rieder A., Unterberger S., Schallert B. Reclaiming of Monoethanolamine (MEA) Used in Post-Combustion CO2-capture with Electrodialysis//Energy Procedia. - 2014. - Vol. 51. - P. 148-153.
[175] Rieder A., Unterberger S. EnBW's post-combustion capture pilot plant at Heilbronn-results of the first year's testing programme//Energy Procedia. - 2013. -Vol. 37. - P. 6464-6472.
[176] Plate N., Yampol'skii Y. Relationship between structure and transport properties for high free volume polymeric materials//Polymeric gas separation membranes. - CRC Press.2018. - P. 155-207.
[177] Volkov A.V., Fedorov E.V., Malakhov A.O., Volkov V.V. Vapor sorption and dilation of poly [(1-trimethylsilyl)-1-propyne] in methanol, ethanol, and propanol//POLYMER SCIENCE SERIES BC/C OF VYSOKOMOLEKULIARNYE SOEDINENIIA. - 2002. - Vol. 44. - No. 5/6. - P. 158-162.
[178] Yushkin A., Grekhov A., Matson S., Bermeshev M., Khotimsky V., Finkelstein E., Budd P.M., Volkov V., Vlugt T.J., Volkov A. Study of glassy polymers fractional accessible volume (FAV) by extended method of hydrostatic weighing: Effect of porous structure on liquid transport//Reactive and Functional Polymers. - 2015. - Vol. 86. -P. 269-281.
[179] Myers A.L., Monson P.A. Physical adsorption of gases: the case for absolute adsorption as the basis for thermodynamic analysis//Adsorption. - 2014. - Vol. 20. -P. 591-622.
[180] Stern S.A. The "barrer" permeability unit/Journal of Polymer Science Part A-2: Polymer Physics. - 1968. - Vol. 6. - No. 11. - P. 1933-1934.
[181] Nakhjiri A.T., Heydarinasab A., Bakhtiari O., Mohammadi T. Experimental investigation and mathematical modeling of CO2 sequestration from CO2/CH4 gaseous mixture using MEA and TEA aqueous absorbents through polypropylene hollow fiber membrane contactor//Journal of Membrane Science. - 2018. - Vol. 565. - P. 1-13.
[182] Cormos A.-M., Gaspar J. Assessment of mass transfer and hydraulic aspects of CO2 absorption in packed columns//International Journal of Greenhouse Gas Control. -2012. - Vol. 6. - P. 201-209.
[183] Nagai K., Kanehashi S., Tabei S., Nakagawa T. Nitrogen permeability and carbon dioxide solubility in poly (1-trimethylsilyl-1-propyne)-based binary substituted polyacetylene blends//Journal of membrane science. - 2005. - Vol. 251. - No. 1-2. -P. 101-110.
[184] Hao L., Li P., Chung T.-S. PIM-1 as an organic filler to enhance the gas separation performance of Ultem polyetherimide//Journal of Membrane Science. - 2014. -Vol. 453. - P. 614-623.
[185] Yong W.F., Chung T.-S. Miscible blends of carboxylated polymers of intrinsic microporosity (cPIM-1) and Matrimid//Polymer. - 2015. - Vol. 59. - P. 290-297.
[186] Scholes C.A., Jin J., Stevens G.W., Kentish S.E. Competitive permeation of gas and water vapour in high free volume polymeric membranes//Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics. - 2015. - Vol. 53. - No. 10. - P. 719-728.
[187] Arce A., Fornasiero F., Rodriguez O., Radke C.J., Prausnitz J.M. Sorption and transport of water vapor in thin polymer films at 35 C//Physical Chemistry Chemical Physics. - 2004. - Vol. 6. - No. 1. - P. 103-108.
[188] Brunauer S., Skalny J., Bodor E.E. Adsorption on nonporous solids//Journal of Colloid and Interface Science. - 1969. - Vol. 30. - No. 4. - P. 546-552.
[189] Vopicka O., Randova A., Friess K. Sorption of vapours and liquids in PDMS: novel data and analysis with the GAB model of multilayer adsorption//European polymer journal. - 2014. - Vol. 60. - P. 49-57.
[190] Kohl A.L., Nielsen R.B. Gas purification 5th ed//Houston: Gulf Publishing Company. - 1997.
[191] Klepacova K., Huttenhuis P.J., Derks P.W., Versteeg G.F. Vapor pressures of several commercially used alkanolamines//Journal of Chemical & Engineering Data. -2011. - Vol. 56. - No. 5. - P. 2242-2248.
[192] Rajabzadeh S., Yoshimoto S., Teramoto M., Al-Marzouqi M., Matsuyama H. CO2 absorption by using PVDF hollow fiber membrane contactors with various membrane structures//Separation and Purification Technology. - 2009. - Vol. 69. - No. 2. - P. 210220.
[193] Khaisri S., deMontigny D., Tontiwachwuthikul P., Jiraratananon R. Comparing membrane resistance and absorption performance of three different membranes in a gas absorption membrane contactor//Separation and Purification Technology. - 2009. -Vol. 65. - No. 3. - P. 290-297.
[194] Matveev D.N., Borisov I.L., Grushevenko E.A., Vasilevsky V.P., Anokhina T.S., Volkov V.V. Hollow fiber PSF fine porous supports with ultrahigh permeance for composite membrane fabrication: Novel inert bore liquid (IBL) spinning technique//Separation and Purification Technology. - 2024. - Vol. 330. - Hollow fiber PSF fine porous supports with ultrahigh permeance for composite membrane fabrication. - P. 125363.
[195] Grushevenko E.A., Borisov I.L., Bakhtin D.S., Bondarenko G.N., Levin I.S., Volkov A.V. Silicone rubbers with alkyl side groups for C3+ hydrocarbon separation//Reactive and Functional Polymers. - 2019. - Vol. 134. - P. 156-165.
[196] Bakhtin D.S., Kulikov L.A., Legkov S.A., Khotimskiy V.S., Levin I.S., Borisov I.L., Maksimov A.L., Volkov V.V., Karakhanov E.A., Volkov A.V. Aging of thin-film composite membranes based on PTMSP loaded with porous aromatic frameworks//Journal of Membrane Science. - 2018. - Vol. 554. - P. 211-220.
[197] Malakhov A.O., Bazhenov S.D., Vasilevsky V.P., Borisov I.L., Ovcharova A.A., Bildyukevich A.V., Volkov V.V., Giorno L., Volkov A.V. Thin-film composite hollow fiber membranes for ethylene/ethane separation in gas-liquid membrane contactor//Separation and Purification Technology. - 2019. - Vol. 219. - P. 64-73.
[198] Ansaloni L., Rennemo R., Knuutila H.K., Deng L. Development of membrane contactors using volatile amine-based absorbents for CO 2 capture: Amine permeation through the membrane//Journal of Membrane Science. - 2017. - Vol. 537. -
Development of membrane contactors using volatile amine-based absorbents for CO 2 capture. - P. 272-282.
[199] Henares M., Ferrero P., San-Valero P., Martinez-Soria V., Izquierdo M. Performance of a polypropylene membrane contactor for the recovery of dissolved methane from anaerobic effluents: Mass transfer evaluation, long-term operation and cleaning strategies/Journal of membrane science. - 2018. - Vol. 563. - P. 926-937.
[200] Weiland R.H., Dingman J.C., Cronin D.B., Browning G.J. Density and Viscosity of Some Partially Carbonated Aqueous Alkanolamine Solutions and Their Blends//Journal of Chemical & Engineering Data. - 1998. - Vol. 43. - No. 3. - P. 378382.
[201] Mandal B.P., Kundu M., Bandyopadhyay S.S. Density and Viscosity of Aqueous Solutions of ( N -Methyldiethanolamine + Monoethanolamine), ( N -Methyldiethanolamine + Diethanolamine), (2-Amino-2-methyl-1-propanol + Monoethanolamine), and (2-Amino-2-methyl-1-propanol + Diethanolamine)//Journal of Chemical & Engineering Data. - 2003. - Vol. 48. - No. 3. - P. 703-707.
[202] Derks P.W., Hogendoorn K.J., Versteeg G.F. Solubility of N 2 O in and Density, Viscosity, and Surface Tension of Aqueous Piperazine Solutions/Journal of Chemical & Engineering Data. - 2005. - Vol. 50. - No. 6. - P. 1947-1950.
[203] Morken A.K., Pedersen S., Kleppe E.R., Wisthaler A., Vernstad K., Ullestad 0., FI0 N.E., Faramarzi L., Hamborg E.S. Degradation and Emission Results of Amine Plant Operations from MEA Testing at the CO2 Technology Centre Mongstad//Energy Procedia. - 2017. - Vol. 114. - P. 1245-1262.
[204] Газоразделительные мембранные элементы Производство НПК «ГРАСИС». - URL: https://www.grasys.ru/products/gazorazdelitelnye-membrannye-elementy/?ysclid=lulaimmnbx836655545 (дата обращения: 04.04.2024).
[205] Rao A.B., Rubin E.S. A technical, economic, and environmental assessment of amine-based CO2 capture technology for power plant greenhouse gas control//Environmental science & technology. - 2002. - Vol. 36. - No. 20. - P. 44674475.
[206] Battino R., Clever H.L. The solubility of gases in liquids//Chemical Reviews. -1966. - Vol. 66. - No. 4. - P. 395-463.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Таблица А1 -_Микрофотографии поверхности и поперечного среза плёнок из смесей ПТМСП/ПВТМС с различным соотношением фракций ПТМСП/ПВТМС в мембране.
ПТМСП/ ПВТМС, масс. %
80/20
РЭМ изображение поверхности мембраны
РЭМ изображение поперечного среза мембраны
G/1 GG
20 цт
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
Рисунок 1Б. ИК спектры образцов 1111 до и после выдерживания в деградированных
абсорбентах
а б
Рисунок 2Б - (а) ИК спектры образцов ПЭС до и после выдерживания в деградированных
абсорбентах в целом (а) и в частности (б).
Рисунок 3Б - ИК спектры образцов РА до и после выдерживания в деградированных
абсорбентах в целом (а) и в частности (б).
Таблица 1Б - Мембрана ПВДФ из поливинилиденфторида (плоская) до и после выдерживания в деградированных абсорбентах (>330 ч, Т=100оС)
1,0
2,2
Образец развалился
Таблица 2Б - Мембрана ПП из полипропилена (плоская) до и после выдерживания в деградированных абсорбентах (>330 ч, Т=100оС)
Среда
Исходная мембрана
МЭА
Масштаб 20*20 мкм
ДЪ, мкм
0,5
0,6
Масштаб 10*10 мкм
дг,
мкм
0,5
0,68
Таблица 3Б - Мембрана ПТФЭ из политетрафторэтилена (плоская) до и после выдерживания в деградированных абсорбентах (>330 ч, Т=100оС)
Среда
Исходная мембрана
МЭА
Масштаб 60*60 мкм
дг,
мкм
1,9
2,0
Масштаб 20*20 мкм
дг,
мкм
0,56
1,3
ш
Таблица 4Б - Мембрана ПСФ из полисульфона (половолоконная) до и после выдерживания в деградированных абсорбентах (>330 ч, Т=100оС). Показан внешний слой.
Таблица 5Б - Мембрана ПЭС из полиэфирсульфона (плоская) до и после выдерживания в деградированных абсорбентах (>330 ч, Т=100оС)
Таблица 6Б - Мембрана РА из нейлона (плоская) до и после выдерживания в деградированных абсорбентах ^>330 ч, Т=100оС)
Таблица 7Б. Керамическая мембрана с внутренним фильтрующим слоем (трубчатая) до и после выдерживания в деградированных абсорбентах (>330 ч, Т=100 С). Показана внутренняя поверхность.
Таблица 8Б - Результаты определения устойчивости трубчатой керамической мембраны с внутренним фильтрующим слоем.
Образец
мембраны
МЕЛ
Поперечный екол
Поверхность
Элементный сосгав по ЭДРС поверхности
т Элемент Атомная концентрация. % Массовая концентрацня.%
С 11.067 4.795
N 0.000 0.000
О 50.360 29.071
А1 0.616 0.599
0.493 0.500
Са 0.484 0.699
Т| 36.707 63.437
7л 0.273 0.899
Поперечный скол масштаб - 50 мкм)
Поверхность (масштаб - 15 мкм)
жйяжКЗе!
... .
■ .Г- , «
и.
_
Элемент ный состав но ЭДРС поверхности_I
Элемент
Атомная конценграция.%
Массовая концентрация.0/»
N О А1 51
Са
ъ
Тт
16.986
0.000
54.035
1.081 0.259 0.788 26.719
0.133
8.400
0.000
35.600
1.200 0.300 1.300 52.700
0.500
Образец мембраны
Поперечный скол масштаб - 50 I
«V *
Поверхность (масштаб - 15 мкм)
'Д. . «
'Л" V
.*» «Т
V Л/ГV . . *
Элементный состав но ЭДРС поверхности
Элемент
Атомная концентрация. %
Массовая концентрация,%
N О А1
Са "П Ъ
10.537
0.000
49.213
1.043
0.701
0.772 37.457
0.277
4.500
0.000
28.000
1.000
0.700
1.100 63.800
0.900
Спектр ЭДРС'
Элементный состав по ЭДРС поверхности
Элемент Атомная концентрация. % Массовая концснтрация.%
С 37.928 21.778
N 7.159 4.795
О 33.432 25.574
А1 1.085 1.399
0.446 0.599
Са 0.313 0.599
19.499 44.655
Ъх 0.137 0.599
11оверхность (масштаб 15мкм)
'-'■'¿m? -'s ; < ' i '' \
ÏÏSv X ¿ • ~ V •
• t •» - .« > •». ». . JiAjív.
I
>%\: /V Ж» • „
r <?db><v*tt />.'-:
BNÇ
I !
4 /a . 4x - • » « .4* ,
r ' i-> * .. ». • * • < s ч Жг*» •'V ;r >; i'-f
. S¿-A ">Zfs V- ' V1
»
* • Г*.*» . . I? 4, « , ** Г у • , i
» « " ^ a? f v\>» ( .1
ПРИЛОЖЕНИЕ В
^_з_I_» ^ '_I ^ш
(д) (е)
Рисунок 1В - РЭМ фотография скола исходной пористой керамической мембраны (а), а также керамической мембраны с нанесённым тонким селективным слоем ПТМСП (в) и смеси ПТМСП/ПВТМС 70/30 (д). Напротив изображения каждой мембраны дан снимок ЭДРС анализа
содержания в мембране: в подложке без селективного слоя (б), с тонким слоем ПТМСП (г) и
смесью ПТМСПУПВТМС (е).
30 мкм
(в)
30 мкм
(г) (д)
Рисунок 2В - РЭМ фотография исходной пористой мембраны на основе ПСФ (а), а также мембраны на основе ПСФ с нанесённым тонким селективным слоем ПТМСП (б) и смеси ПТМСП/ПВТМС
70/30 (г). Напротив изображения композиционных мембран дан снимок ЭДРС анализа содержания в мембране: с тонким слоем ПТМСП (в) и смесью ПТМСП/ПВТМС (д)
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.