Details

Цель: обобщить и проанализировать современные адсорбционные материалы – их структуру, свойства, методы синтеза и области применения – с целью выявления закономерностей и перспектив развития адсорбционных технологий. Методы: анализ литературных источников сравнительный анализ характеристик различных классов адсорбентов, обобщение экспериментальных данных; лабораторные методы исследования, включая рентгеноструктурный анализ образцов и измерение адсорбционных изотерм. Основные результаты: систематизированы современные адсорбционные материалы основных типов (углеродные, неорганические оксидные, полимерные, цеолиты, металлоорганические каркасы и гибридные композиты) с анализом их пористой структуры, поверхностных свойств, адсорбционной ёмкости и селективности. Выявлены преимущества и недостатки каждого класса сорбентов и оптимальные области их применения. Проведено экспериментальное исследование сорбента на основе силиката магния: получены данные рентгенофазового состава и адсорбционной способности, показано влияние условий синтеза на структуру материала и эффективность сорбции. На основе обобщения результатов предложены перспективные направления развития адсорбентов – создание многофункциональных гибридных сорбентов с повышенной эффективностью и стабильностью, применение нанотехнологий и методов функционализации для улучшения сорбционных характеристик. Область применения: результаты и материалы исследования могут быть применены при разработке систем очистки природных и сточных вод, фильтрации и осушке промышленных газовых выбросов, улавливании парниковых газов (CO₂), в технологиях разделения и хранения газов, в гетерогенном катализе, биомедицине (создание сорбентов для детоксикации и лекарственных носителей), а также в энергетике (адсорбционные теплообменники, газовые аккумуляторы, суперконденсаторы).

Objective: to summarize and analyze modern adsorption materials – their structure, properties, synthesis methods and applications – in order to identify patterns and prospects for the development of adsorption technologies. Methods: analysis of literature sources, comparative analysis of characteristics of various classes of adsorbents, generalization of experimental data; laboratory research methods, including X-ray diffraction analysis of samples and measurement of adsorption isotherms. Main results: modern adsorption materials of the main types (carbon, inorganic oxide, polymer, zeolites, organometallic frameworks and hybrid composites) are systematized with an analysis of their porous structure, surface properties, adsorption capacity and selectivity. The advantages and disadvantages of each class of sorbents and optimal areas of their application are revealed. An experimental study of a sorbent based on magnesium silicate was carried out: data on the X-ray phase composition and adsorption capacity were obtained, and the effect of synthesis conditions on the material structure and sorption efficiency was shown. Based on the generalization of the results, promising directions for the development of adsorbents are proposed – the creation of multifunctional hybrid sorbents with increased efficiency and stability, the use of nanotechnology and functionalization methods to improve sorption characteristics. Scope of application: the results and materials of the study can be applied in the development of natural and wastewater treatment systems, filtration and dehumidification of industrial gas emissions, capture of greenhouse gases (co₂), in gas separation and storage technologies, in heterogeneous catalysis, biomedicine (creation of sorbents for detoxification and medicinal carriers) as well as in the energy sector (adsorption heat exchangers, gas accumulators, supercapacitors).