Клеточная модель адсорбции в микропорах. Часть 7: P* как термодинамический фильтр для прямого захвата CO₂ из воздуха

Павел Игоревич Рыбаков

ПРЕПРИНТ

Эта статья является препринтом и не была отрецензирована.
О результатах, изложенных в препринтах, не следует сообщать в СМИ как о проверенной информации.

Клеточная модель адсорбции в микропорах. Часть 7: P* как термодинамический фильтр для прямого захвата CO₂ из воздуха

П. И. Рыбаков

2026-03-18

https://doi.org/10.24108/preprints-3114718

Рассмотрен сухой унарный равновесный предел прямого захвата CO₂ из воздуха (DAC) в рамках клеточной модели. При концентрации ~400 ppm парциальное давление CO₂ составляет ~4·10⁻⁵ МПа; заметный захват возможен только при очень высоком сродстве, которое одновременно затрудняет регенерацию. В рамках модели этот конфликт выражается через P*: равновесная загрузка при 400 ppm пропорциональна p_CO₂/P*, а условие q_400ppm > 0.5 ммоль/г требует P*(298 K) < 1 кПа. Из десяти материалов корпуса только Zeolite 5A даёт высокую равновесную загрузку при 400 ppm, однако его температура нагревного кроссовера T* = 663 K. Критерий P* используется как жёсткий фильтр первого уровня для предварительного отбора материалов до эксперимента.

Ссылка для цитирования:

Рыбаков П. И. 2026. Клеточная модель адсорбции в микропорах. Часть 7: P* как термодинамический фильтр для прямого захвата CO₂ из воздуха. PREPRINTS.RU. https://doi.org/10.24108/preprints-3114718

Список литературы

1. Wedler, C.; Ferre, A.; Azzan, H.; Danaci, D.; Petit, C.; Pini, R. Binary Adsorption Equilibria of Three CO₂ + CH₄ Mixtures on NIST Reference Zeolite Y (RM 8850) at Temperatures from 298 to 353 K and Pressures up to 3 MPa. J. Chem. Eng. Data 2024, 69 (11), 4216–4229. DOI: 10.1021/acs.jced.4c00358.

2. Cavenati, S.; Grande, C. A.; Rodrigues, A. E. Adsorption Equilibrium of Methane, Carbon Dioxide, and Nitrogen on Zeolite 13X at High Pressures. J. Chem. Eng. Data 2004, 49 (4), 1095–1101. DOI: 10.1021/je0498917.

3. Mason, J. A.; Sumida, K.; Herm, Z. R.; Krishna, R.; Long, J. R. Evaluating Metal–Organic Frameworks for Post-Combustion Carbon Dioxide Capture via Temperature Swing Adsorption. Energy Environ. Sci. 2011, 4 (8), 3030–3040. DOI: 10.1039/C1EE01720A.

4. Mulgundmath, V. P.; Tezel, F. H.; Saatcioglu, T.; Golden, T. C. Adsorption and Separation of CO₂/N₂ and CO₂/CH₄ by 13X Zeolite. Can. J. Chem. Eng. 2012, 90 (3), 730–738. DOI: 10.1002/cjce.20592.

5. Wilkins, N. S.; Sawada, J. A.; Rajendran, A. Measurement of Competitive CO₂ and H₂O Adsorption on Zeolite 13X for Post-Combustion CO₂ Capture. Adsorption 2020, 26 (5), 765–779. DOI: 10.1007/s10450-020-00199-3.

6. Bahamon, D.; Díaz-Márquez, A.; Gamallo, P.; Vega, L. F. Energetic Evaluation of Swing Adsorption Processes for CO₂ Capture in Selected MOFs and Zeolites: Effect of Impurities. Chem. Eng. J. 2018, 342, 458–473. DOI: 10.1016/j.cej.2018.02.094.

7. Peng, D.-Y.; Robinson, D. B. A New Two-Constant Equation of State. Ind. Eng. Chem. Fundamen. 1976, 15 (1), 59–64. DOI: 10.1021/i160057a011.

8. Myers, A. L.; Prausnitz, J. M. Thermodynamics of Mixed-Gas Adsorption. AIChE J. 1965, 11 (1), 121–127. DOI: 10.1002/aic.690110125.

9. Thommes, M.; Kaneko, K.; Neimark, A. V.; Olivier, J. P.; Rodriguez-Reinoso, F.; Rouquerol, J.; Sing, K. S. W. Physisorption of Gases, with Special Reference to the Evaluation of Surface Area and Pore Size Distribution (IUPAC Technical Report). Pure Appl. Chem. 2015, 87 (9–10), 1051–1069. DOI: 10.1515/pac-2014-1117.

ПРЕПРИНТ

ИНФОРМАЦИЯ

Использование куки-файлов