Труды КНЦ. Технические науки. – 2026. - № 2

Financing The study was supported by the grant of the Russian Science Foundation No. 24-79-00040 from the Russian Science Foundation, https://rscf.ru/project/24-79-00040. For citation: Brazovskaya E. Yu., Andreeva O. M., Golubeva O. Yu. Effect of RHO zeolite synthesis conditions on the kinetics of CO 2 adsorption // Transactions of the tola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2026. Vol. 17, No. 2. P. 5-12. doi:10.37614/2949-1215.2026.17.2.001 Введение Очистка дымовых и природных газов от CO 2 имеет ключевое значение для снижения парникового эффекта, повышения качества топлива и реализации технологий CCS/CCUS [1]. Эффективное удаление CO 2 перед выбросом в атмосферу остается приоритетной задачей для научного сообщества в области охраны окружающей среды [2, 3]. В частности, селективное разделение CO 2 от N 2 и CH 4 в потоках с низким парциальным давлением CO 2 требует материалов с высокой селективностью и адсорбционной емкостью при минимальных энергозатратах [4, 5]. На сегодняшний день удаление CO 2 в основном осуществляется поглощением алканоламинами [6], что сопровождается высокими эксплуатационными расходами, токсичностью реагентов и потенциальными рисками для человека, животных и окружающей среды [7]. В связи с этим создание эффективных стратегий улавливания остается актуальной задачей. Особый интерес представляют технологии с использованием адсорбентов, обеспечивающих селективное связывание целевых газов. Среди цеолитных адсорбентов, исследованных для разделения CO 2 , особое внимание уделяется мелкопористым материалам с 8-членными входными кольцами (8-MR). В этом ряду выделяется цеолит RHO с доступным объемом пор около 0,36 см3/г и относительно малыми полостями, способствующими сильному взаимодействию с молекулами CO 2 . Его структура состоит из a -ячеек (усеченных октаэдров), расположенных в вершинах и центре кубической элементарной ячейки; a -ячейки соединяются через двойные 8-членные кольца (D8R), формируя две непересекающиеся трехмерные системы каналов [8]. Уникальной особенностью цеолита RHO является структурная гибкость, позволяющая CO 2 проникать через D8R за счет временного смещения внекаркасных катионов, блокирующих поры, в то время как N 2 и CH 4 не обладают достаточным сродством для такого взаимодействия [9-14]. Существенным недостатком, ограничивающим применение цеолита RHO в динамических газоразделительных процессах, является его медленная кинетика адсорбции CO 2 , обусловленная диффузионными ограничениями, а также трудоемкий гидротермальный синтез (HT) [15]. Синтез длится 8 сут при температуре 120 °С и требует использования дорогостоящего органического темплата — 18-краун-6 эфира [16]. В настоящей работе с целью оптимизации синтеза для преодоления диффузионных ограничений и повышения эффективности в динамических процессах газоразделения получена серия образцов цеолита RHO различными методами: стандартным гидротермальным синтезом (HT) с органическим темплатом и без него, а также паровой конверсией высушенного гидрогеля (SAC). Проведено сравнение физико-химических, структурных характеристик и адсорбционных свойств полученных образцов по отношению к CO 2 . М а т е р и а лы и методы И сходны е вещ ест ва и реагенты . Для синтеза цеолита RHO использовали реактивы фирмы Sigma-Aldrich (США): гидроксид цезия (50 мас. % водный раствор), гидроксид натрия (98 мас. %), краун-эфир (18-С-6), коллоидный диоксид кремния (LUDOX HS-40, 40 мас. % суспензии в H 2 O), алюминат натрия, нитрат аммония, нитрат натрия, нитрат цезия и деионизированную вода с удельной проводимостью не более 0,2 мкСм/см. С инт ез цеолит а RHO . Исходную реакционную смесь следующего мольного состава: 1,8Na2O - 0,3Cs2O - AhO3 - 10SiO2 - 0,5(18-C-6) - 1 0 0 H 2 O (где (18-C-6) — краун-эфир) — готовили по методике из работы [16]. Гидроксид натрия, гидроксид цезия и краун-эфир растворяли в деионизированной воде. К полученному раствору добавляли алюминат