Труды КНЦ (Технические науки вып.4/2025(16))

Введение Снижение концентрации парниковых газов, в частности CO 2 , в атмосфере является краеугольным камнем в борьбе с изменением климата. В условиях роста и развития промышленности поиск эффективных и дешевых методов улавливания и переработки диоксида углерода становится все более актуальным [1]. В данной ситуации высоким потенциалом обладают абсорбционно-каталитические системы, способные не только улавливать СО 2 , но и преобразовывать его в ценные химические продукты. Ионные растворители, привлекают все более широкое внимание благодаря своим уникальным свойствам таким, как незначительное давление насыщенного пара, термическая и химическая стабильность, настраиваемые и проектируемые структуры и хорошая растворимость в них СО 2 . Целью настоящей работы является разработка многофункциональных систем на основе холиноподобных соединений для использования их в качестве абсорбентов и катализаторов для поглощения и преобразования СО 2 в ценные химические продукты. Р е зу л ь т а ты исследований Получены новые ионные растворители на основе хлоридов аммония, использующихся в качестве акцептора водородных связей (hydrogen bond acceptor, HBA) — хлорид холина [Me 3 COHN]Cl, диметил-ди(2-гидроксиэтил)-аммоний хлорида [Me 2 COH 2 N]Cl, метил-три(2-гидроксиэтил)-аммоний хлорида [MeCOH 3 N]Cl в смеси с глицерином (Gly) — донором водородных связей (hydrogen bond donor, HBD) в мольном соотношении 1:2: ИР-1, ИР-2, ИР-3. Для них были найдены и вычислены такие характеристики, как плотность и вязкость, абсорбция аммиака и диоксида углерода, термодинамические параметры процессов абсорбции при различных температурах. Также была изучена каталитическая активность ионных растворителей в реакциях циклоприсоединения диоксида углерода к оксидам олефинов. Растворимость аммиака в ИР-2 и ИР-3, а также диоксида углерода в глицерине, ИР-1, ИР-2, ИР- 3 исследовалась в диапазоне температур 303,2-333,2 К и давлении 100-801 кПа (рис. 1а). Сравнение сорбции полученных абсорбентов представлены на рис. 1. Поглощение CO 2 увеличивается в ряду Gly < ИР-1 < ИР-2 < ^^Р-3. Поглощ ение ионны^іи смесями ]многократно превьттттяет погттотттение чистызм глицерином. Это можно объяснить тем, что физическое поглощение, протекающее в случае углекислого газа, зависит от свободного объема жидкости, что коррелирует с разветвленностью компонента HBA в ряду ИР-1 ([Me 3 COHN]Cl) < ИР-2 ([Me 2 COH 2 N]Cl) < ИР-3 ([MeCOH 3 N]Cl). Замена метильной группы в [Me 3 COHN]Cl на 2-этокси- в [Me 2 COH 2 N]Cl приводит примерно к 6 %-му увеличению величины поглощательной способности, тогда как дальнейшая замена в [MeCOH 3 N]Cl увеличивает сорбционную способность смеси почти на 10 %. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 4. С. 81-84. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 4. P. 81-84. О 200 400 600 800 0 200 400 600 800 p /кПа р /кП а Рис. 1. Растворимости CO2(а) и NH 3(б) в глицерине и полученных ионных растворителях В случае NH 3 наблюдалась та же закономерность для сложных растворителей: растворимость аммиака возрастает в ряду ИР-1 < ИР-2 < ИР-3 (рис. 1b). Опять же, более разветвленные HBA способствуют увеличению растворимости газа [2]. Однако в случае аммиака существенный вклад © Маркин З. А., Головачева А. А., Казарина О. В., Воротынцев А. В., 2025 82