鹽水和CO2共利用生產碳酸氫鈉:改進索爾維方法的比較

　　本工作研究了碳酸氫鈉的生產，結合鹽水和碳捕獲、利用和封存(CCUS)的共同利用。采用改進的索爾維工藝可以消除傳統索爾維工藝中氨的使用。本研究比較了添加Ca(OH)2、KOH和NH4HCO3三種緩沖添加劑對改性的影響。這些工藝的有效性，使用兩種質量的鹽水(海水淡化和含水層)，根據產生的NaHCO3的純度進行了比較。結果發現，使用Ca(OH)2不能產生高純度的NaHCO3，而NH4HCO3和KOH表現較好。采用NH4HCO3的海水淡化方法可以得到高純度的NaHCO3，其次是使用KOH，形成的主要副產物是Na2CO3。進行地球化學建模是為了深入了解反應的碳酸化(在反應器中)和沉淀(在烘箱中)行為。它很好地預測了礦物相的沉淀，盡管動力學可能會阻礙一些飽和固體先溶解。目前的研究表明，準確的表征對于準確評估改進的索爾維工藝的成功至關重要。利用QXRD和SEM分析，輔以地球化學建模，有助于更好地了解NaHCO3的形成過程。對各種鹽水的進一步研究可以為生產它們的地質固碳和海水淡化工業提供更好的利用。

　　1. 簡介

　　氣候變化是由全球變暖和溫室氣體排放(如人類活動導致的二氧化碳(CO2)排放)造成的自然循環不平衡引起的[1,2,3]。二氧化碳通常由燃燒化石燃料排放，并與其他幾個工業過程有關。碳和氧原子之間存在雙價鍵，這種雙價鍵具有CO2氣體的穩定性和惰性，因此具有熱力學穩定性。這使得它的激活很難轉化為增值產品[4]。另一方面，二氧化碳也被用作生產幾種工業燃料和產品的源材料[5,6,7,8]。大氣中二氧化碳的濃度已經超過400ppm，目前的全球勢頭顯示出其達到更危險水平的趨勢。由于人類活動，二氧化碳排放正在導致海洋酸化和全球變暖。二氧化碳的釋放正在擾亂海洋生態，并對珊瑚造成巨大的破壞。在目前的情況下，我們需要更快地應對氣候危機，比如脫碳。脫碳加強了向低碳活動過渡的重要性，包括清潔能源轉換和每一項工業活動的可持續性。在過去的幾年里，人們對碳捕獲、利用和儲存(CCUS)技術越來越感興趣，該技術不僅可以限制二氧化碳在大氣中的釋放，還可以通過利用和儲存碳酸鹽產品來降低其濃度。通過捕獲和利用大氣中的二氧化碳來生產增值材料，從而為實現綠色能源和環境的可持續目標鋪平了道路。

　　工業燃燒釋放的二氧化碳可以傾倒到地質構造中，如深而大的鹽水含水層，永久儲存它[13,14,15]。對于深層鹽水含水層[16]，估計的二氧化碳封存能力被認為是巨大的。在CO2注入階段，CO2氣體與鹽水混合，由于密度差，CO2溶解的鹽水向含水層底部[17]移動。對于深層含水層，這一階段是穩定的;然而，問題發生在含水層較小、較淺的地區。為了注入二氧化碳，需要從淺層去除鹽水流，因此需要后續利用。

　　目前CCUS的方法多種多樣[18,19,20,21]，其中利用化學溶劑進行碳捕獲是一項很有前途的技術[22]。液態氨(NH3)[23]和胺(固定在固體載體上或在水溶液中)[24]是*常用的溶劑。水氨由于其經濟的化學成本、相對較低的再生溫度和腐蝕性[25]被認為是一種可行的CO2捕獲解決方案。液態氨的使用不僅有助于利用鹽水捕獲二氧化碳，而且還有助于通過基于氨的索爾維工藝[26]生產可重復使用的碳酸鹽，如小蘇打(如反應(1)所示)和純堿(通過加熱小蘇打)。

　　NaCl + NH3 + CO2 + H2O→NaHCO3 + nh4cl (1)

　　在好處的同時，索爾維工藝也有一些缺點，其中氨的存在是主要的缺點，因為它被認為是一種健康和環境危害[21]。暴露在高濃度的氨中會對鼻子、皮膚和喉嚨造成嚴重傷害。它還可引起呼吸道灼燒，從而可能導致呼吸系統衰竭[27]。因此，已經進行了一些研究來修改索爾維工藝以取代氨的使用[21,28,29,30,31]。

　　El-Naas等人研究了用氫氧化鈣Ca(OH)2[12]代替氨來改進索爾維工藝，如反應(2)所示。他們研究了操作參數如水pH值、反應溫度和反應化學計量對CO2捕獲和鈉去除效率的影響。他們聲稱，在20°C和pH大于10的條件下，改進的索爾維工藝的二氧化碳去除率為99%，而傳統的索爾維工藝在類似條件下的二氧化碳捕集率為86%。他們還指出，改進后的工藝脫除了35%的鈉，而傳統工藝的脫除率為29%。

　　2NaCl + 2CO2 + Ca(OH)2→CaCl2 + 2nahco3 (2)

　　在另一項研究中，Mourad等人研究了氫氧化鉀KOH在單一工藝[31]中對二氧化碳捕獲和鹽水處理的索爾維工藝的修改作用。反應機理如反應(3)所示。他們研究了KOH對pH值、離子還原、CO2捕獲效率的作用，以及在20°C和1 L/min氣體流速下獲得的產物類型。對于在化學計量條件下和溶解度極限以下的KOH/鹽水混合物，記錄了0.31g CO2/g KOH的CO2吸收，同時產生小蘇打和氯化鉀晶體[31,32,33]。兩項參考研究對二氧化碳利用的索爾維工藝進行了改進;但是，由于缺乏或不能很好地代表XRD或SEM數據，數據分析是值得懷疑的。由于數據可疑，本研究旨在確保參考研究中的方法確實有效，同時也研究了(NH)4HCO3作為緩沖添加劑在改進的Solvay工藝中的作用[12,31]。該研究將有助于了解(NH)4HCO3在索爾維工藝中消除NH3的潛在用途，并表明反應結束時預期產物的形成質量。

　　NaCl + CO2 + KOH→NaHCO3 + kcl (3)

　　本研究采用改進的索爾維法，利用CO2和鹽水加速碳酸化工藝生產沉淀碳酸氫鈉NaHCO3。*近有人提出用Ca(OH)2[12]和KOH[31]作為緩沖添加劑合成NaHCO3。研究了這兩種方法對形成NaHCO3質量的評價。本工作的新穎之處在于使用另一種緩沖添加劑(NH4)HCO3對Solvay工藝進行修飾，然后將所得產物與其他Ca(OH)2和KOH方法進行比較。本研究還使用了地球化學建模，這是一種對(NH4)HCO3和*近參考研究中研究的反應的重要而強大的技術[12,31]，以確認使用不同方法生成相同期望產物的可能性。研究中配制并使用了海水淡化鹽水和含水層鹽水兩種鹵水。本研究的結果將產生使用鹽水捕獲二氧化碳的新想法，同時避免使用氨。

　　2. 材料與方法

　　2.1. 材料

　　鹵水的制備是實驗的第一步。配制了兩種鹵水:海水淡化裝置鹵水和含水層鹵水。海水淡化鹽水通常被丟棄在海洋中，而含水層鹽水通常被移除，為增值活動創造空間。在本研究中使用這兩種鹵水的基本原理是它們在碳捕獲、利用和封存工業中得到更好的利用。用于鹵水制備和實驗的化學物質為氯化鈉NaCl (Fisher Scientific純度≥90%)、氫氧化鎂Mg(OH)2 (Fisher Scientific純度≥95-100%)、氧化鈣CaO (Acros Organics純度≥98%)、氫氧化鈣Ca(OH)2 (Acros Organics純度≥97%)、氫氧化鉀KOH (Fisher Scientific純度≥85-100%)、硫酸、碳酸氫銨(NH4)HCO3 (Acros Organics純度≥98%)。兩種鹵水均用超純水(18.2 MΩ·cm)制備。海水淡化鹽水只使用NaCl制備，而含水層鹽水是用多種組分(Na+， Mg2+， Ca2+， K+， Cl -， SO42 -，根據Mourad et al.[31])的混合物制備的，兩者的總鹽度均為73,517 mg/L(相當于1.258摩爾NaCl)。

　　實驗1和實驗2考察了用Ca(OH)2合成NaHCO3。實驗1中鹽水(nacl當量)與Ca(OH)2的摩爾濃度為2:1，實驗2為1:1。這兩個實驗傾向于重現El-Naas等人[12]中指出的結果。實驗3和實驗4以KOH為原料，鹵水(nacl當量)和KOH摩爾濃度比例分別為2:1和1:1。這兩個實驗結合了Mourad等人[31]中NaHCO3產生的想法。這四個實驗結果和地球化學模擬的結果可以確定沉淀NaHCO3的質量。Solvay工藝的另一種改進是使用NH4HCO3作為緩沖添加劑。實驗5和實驗6分別使用摩爾濃度比為2:1和1:1的NH4HCO3鹽水。由于所有這些緩沖添加劑都在研究中以消除NH3的使用，比較這六個實驗的結果將表明哪種緩沖添加劑產生的NaHCO3質量更好，這將有助于設計這種綜合方法的可行性。

　　反應物混合物在加壓料漿反應器中加入CO2氣體，達到反應條件和停留時間后，對料漿進行過濾，得到固體沉淀物。對于缺乏碳酸沉淀物的實驗，濾液被放置在烘箱中，為沉淀物的形成提供條件，并研究蒸發條件是否會導致目標礦物的過飽和和沉淀。

　　2.2. 實驗和建模設置

　　實驗是在加壓料漿碳酸化反應器中進行的，加壓料漿碳酸化反應器是一種能夠處理高溫高壓的攪拌間歇反應器。將500ml超純水(18.2 MΩ·cm)倒入由鉻鎳合金(Parker Autoclave Engineers (Erie, PA, USA))制成的1l螺栓封閉壓力容器中。固體成分被添加到反應器中進行各自的實驗。使用一個CO2氣瓶(體積99%)將反應器加壓到45巴，同時使用一個冷卻器將反應物冷卻到5°C。用inconol制造的直葉渦輪葉輪以200轉/分的速度攪拌加壓容器中的混合物，在規定的條件下進行反應4小時。反應時間結束后，容器減壓，使用濾紙(Whatman (Maidstone, UK) 2 V 150 mm(1202-150))從漿液中回收固體。如果在任何情況下沉淀的產品都沒有保留在過濾器中，那么濾液在105°C的烘箱中干燥24小時，這通過水的蒸發導致鹽的過飽和和沉淀。每次實驗后的XRD分析揭示了后續的礦物成分，從而衡量了NaHCO3合成實驗的成功程度。

　　地球化學建模是一種分析技術，它利用計算機模擬和數學模型來預測地殼、海洋和大氣中化學元素和化合物的行為。礦物的溶解和沉淀、氣體和流體的運動以及不同化學種類之間的反應是地球化學模擬的重要特征。使用Geochemist’s Workbench (GWB)軟件包對實驗進行建模，如圖1所示。建模條件的設定是為了表明通過加壓漿液反應器，然后在烘箱中干燥，*后回收固體顆粒的實驗條件。也就是說，該模型預測了反應器內碳酸沉淀的形成(可以通過過濾恢復)，以及只有將濾液放入烘箱中進行水蒸發后才會形成的碳酸沉淀，從而導致所有鹽的沉淀。將每個建模場景與實驗結果進行比較，以獲得對合成方法的機制理解，這些方法或多或少有效或完全無效。

　　晶體13 00470 g001 550利用鹽水和CO2生產NaHCO3的示意圖。

　　2.3. 分析測試

　　對于從各自實驗中回收的所有固體的相鑒定，進行了x射線衍射(XRD)分析。在分析之前，所有固體都被研磨，用杵和臼將任何聚集的顆粒脫團，然后壓在一個腔中。然后將每個樣品裝入設備(Malvern Panalytical (Almelo, the Netherlands) Empyrean XRD衍射儀)的反射-透射旋流器中。為了進行分析，每個樣品被輻照20-60分鐘，并使用軟件包Data Viewer和HighScore Plus (Malvern Panalytical (Almelo, Netherlands))進行數據分析、峰識別和Rietveld細化。掃描電子顯微鏡(SEM)也被用于對沉淀固體的形態有一些見解。圖1說明了利用鹽水和使用各種緩沖添加劑的CO2生產NaHCO3的原理圖。

　　3.結果與討論

　　本研究的目的包括研究綜合方法，利用來自不同工業的二氧化碳排放，同時穩定固體和水廢物，以生產有價值的產品。*近很少有研究指出了用Ca(OH)2和KOH作為緩沖添加劑來改進索爾維工藝生產NaHCO3的方法[12,31]。然而，這些研究缺乏可靠的工具來分析實驗的成功，如XRD和SEM分析。本研究考察了這些緩沖添加劑的作用，以及NH4HCO3在修飾索爾維工藝中的作用。使用XRD和SEM技術可以更好地表征該過程，而地球化學建模將有助于理解實驗結束時回收的固體的沉淀行為。Na2CO3的三個主峰分別為30.15°、38.00°、35.24°[34]，相對強度依次為100、90、25，依次為30.06°、34.47°和28.97°;Na2CO3的三個主峰依次為100、70、60。

　　圖2分別是利用海水淡化和含水層鹵水進行的6次碳酸化實驗(如圖1所示)得到的固體產物的XRD衍射圖。對實驗1的XRD譜圖進行分析，發現Ca(OH)2對NaHCO3的合成完全沒有促進作用。在Ca(OH)2加壓料漿碳酸化反應中使用脫鹽鹽水會產生方解石(CaCO3)作為主要產物，以及一些未參與反應的鹽鹽(NaCl)反應物。對于含水層鹵水，未反應的反應物Ca(OH)2和NaCl占大部分，表明Ca(OH)2合成NaHCO3的能力失效。實驗2將緩沖添加劑(Ca(OH)2)的摩爾濃度增加到鹽水濃度的1:1。結果并沒有受到這一變化的主要影響，在所有情況下，主要產物都是副產物CaCO3，而不是所需的產物NaHCO3。

　　晶體13 00470 g002 550從分別使用海水淡化裝置和含水層鹽水進行的六次碳酸化實驗中獲得的固體產品的XRD圖。目標礦物的三個主要峰，即拿錳礦(黑色三角形)和鈉鐵礦(灰色菱形)。

　　實驗3研究了利用苛性鉀(KOH)合成NaHCO3的可能性。海水淡化鹽水的XRD結果(圖2)顯示，主要產物為NaHCO3和Na2CO3，同時發現了少量KCl。使用含水層鹵水，生成NaHCO3和Na2CO3，反應副產物為CaCO3和熱亞硫酸鹽(Na2CO3·1.5H2O)。在實驗4中，KOH的摩爾濃度增加到鹽水的1:1。這種變化沒有產生任何NaHCO3，相反，氯化鉀(鉀鹽)和碳酸鈉(鈉酸鹽)分別在海水淡化和含水層鹽水的沉淀物中占主導地位。因此，以KOH作為緩沖添加劑的改進Solvay工藝具有合成NaHCO3的潛力，但必須在優化的KOH與鹽水比下。在使用鹵水類型比較時，海水淡化鹵水在NaHCO3生成方面優于含水層鹵水。

　　實驗5以NH4HCO3作為反應緩沖添加劑，采用改進的Solvay工藝研究了NaHCO3的合成過程。實驗6增加鹽水中緩沖添加劑的摩爾濃度，比例為1:1。這兩個實驗是本研究中以NH4HCO3作為緩沖添加劑合成NaHCO3的新課題。對合成產物的XRD分析(圖2)表明，反應的主要產物是NaHCO3，副產物是鈉酸鹽。因此，實驗5和6使用海水淡化鹵水為NaHCO3合成提供了*可行的反應途徑，其次是實驗3的海水淡化鹵水反應，然后是實驗6的含水層鹵水反應。實驗5的含水層鹽水反應表明，Na2CO3的反應途徑普遍多于NaHCO3的合成，而實驗6中NH4HCO3的摩爾濃度增加，反應途徑發生改變，NaHCO3的生成量大于Na2CO3。這種XRD分析在先前的參考研究中缺失[12,31]，因此本研究結果說明了回收固體的礦物學表征的價值。

　　通過Rietveld衍射圖分析發現，通過所研究的實驗和鹽水形成各種固體沉淀物的定量XRD分析(QXRD)如表1所示。只有在淡化鹽水樣品中鑒定出的礦物質對兩組樣品進行了定量，即含水層鹽水沉淀物中含有未被定量的烤箱沉淀物中的額外鹽，其額外峰可以在圖2中看到(例如，實驗4含水層鹽水樣品)。NaHCO3的合成以實驗5和實驗6為主，其次是實驗3。NaHCO3沉淀后Na2CO3沉淀明顯。其余實驗均無法合成NaHCO3。XRD數據揭示了其原因，表明反應物在反應中沒有發揮活性(堿土金屬氫氧化物和堿土氯化物的存在表明)或在NaHCO3形成之前析出其他固體(其他堿土和堿土金屬碳酸鹽的析出證明)。

　　表1。獲得的沉淀物的礦物成分(wt%)，由HighScore Plus中的Rietveld精制確定。對于每個樣品，基于已識別/定量礦物的組合，值總和為100wt %。

　　表格

　　對實驗1、3、5中使用淡化鹽水和含水層鹽水制備的產品進行SEM分析。實驗2、4、6中緩沖添加劑的摩爾濃度是實驗1、3、5的兩倍，因此，利用掃描電鏡(SEM)分析了僅主要含有nahcolite的添加劑-lean樣品(表1)，以了解合成粉體的形貌，如圖3所示。

　　圖3。實驗1(上)、實驗3(中)、實驗5(下)與海水淡化鹽水(左)和含水層鹽水(右)得到的粉體的SEM圖像;根據XRD分析定量的數量，礦物相按遞減順序排列(表1)。

　　實驗1的海水淡化鹽水案例(圖3的左上角)產生CaCO3，可以用小圓形顆粒表示。方形晶體代表未反應的NaCl。實驗1的含水層鹽水中有未反應的Ca(OH)2和NaCl顆粒，它們將填充其圖像(如圖3右上方所示)。有立方、六角形和圓形顆粒的混合物。六邊形結構表示Ca(OH)2的存在，而立方晶體表示未反應的NaCl的存在。很少有小的圓形顆粒可以表明CaCO3的存在。這些結果與XRD分析結果相吻合。NaHCO3和Na2CO3具有單斜晶體結構。圖3中間兩幅圖中長圓柱形顆粒的存在可以代表實驗3中NaHCO3和Na2CO3顆粒的存在。由于海水淡化和含水層鹽水案例的產品成分差別不大，圖3右中的圖像似乎是左中圖像的近距離視圖。這兩幅圖像中的立方形狀結構代表了一些KCl晶體的存在。實驗3的含水層鹽水版本也代表了一些小的球形結構，表明CaCO3顆粒。同樣，圖3底部的兩張圖像表征了實驗5中NaHCO3和Na2CO3顆粒的存在，顆粒呈不規則的長形。NaNO3具有三角形和菱形晶體結構，在這些圖像中，一些矩形結構可以表明它的存在。之前的參考文獻研究沒有采用SEM分析對回收的固體進行表征[12,31]。結合這種掃描電鏡分析可以幫助衡量修改索爾維工藝生產NaHCO3的成功。結果表明，使用Ca(OH)2作為緩沖添加劑，不能產生高質量的NaHCO3，而KOH和NH4HCO3沉淀NaHCO3。

　　所調查實驗的地球化學建模(如圖1所示)是為了深入了解NaHCO3的沉淀狀態(圖4)。礦物的飽和指數(SI)提供了關于它是處于沉淀狀態還是溶解狀態的信息。SI為負表示溶解狀態，SI為正表示沉淀狀態。實驗1和實驗2的SI為負，無論是在反應器中還是在干燥器中，都表明NaHCO3會溶解。這一信息通過XRD實驗分析得到驗證，因為所得到的產物中不存在NaHCO3。其余實驗的干燥階段(即3、4、5和6)表明NaHCO3將沉淀，如綠色虛線所示。對于實驗3、5和6，這個信息是正確的，因為在烤箱中干燥后發現了NaHCO3。然而，實驗4在干燥后實驗上沒有顯示出任何合成的NaHCO3，而地球化學模型預測有。這可能是由于反應動力學可能阻礙一些飽和鹽先于其他鹽沉淀，而地球化學模型預測其與其他鹽一起沉淀。由于含水層鹽水溶液的組成復雜，地球化學模擬預測還會形成幾種額外的鹽。預測其中一部分在反應器碳酸化過程中析出(即CaMg(CO3)2、CaSO4?H2O和MgCO3)，另一部分在烘箱干燥后析出(即Na2SO4、K2SO4和CaSO4)。這些額外的鹽中有一些作為圖2含水層鹽水樣品衍射圖的次要組成部分出現，但如上所述在表1中沒有定量。這樣做的一個原因是為了避免在文獻中有時看到的混淆，在文獻中，意外的沉淀被認為是產物，而實際上，它們是不希望看到的副產物。總之，地球化學模擬是碳酸化和干燥沉淀反應的充分預測指標，既可用于篩選反應條件的熱力學可行性，也有助于確認表征結果，如XRD的礦物學和SEM的形貌。

　　4. 結論

　　本工作研究了使用各種緩沖添加劑來改進用鹽水和CO2氣體合成NaHCO3的索爾維工藝。它研究了使用Ca(OH)2和KOH緩沖添加劑獲得的沉淀物的組成，如文獻中報道的，并使用NH4HCO3，如本工作中提出的。工藝和鹽水的有效性通過XRD數據的Rietveld分析定量衡量，定性使用SEM分析，其中SEM通過可視化所獲得的固體產物的大小，形狀和形態表明工藝和鹽水的定性影響，并在理論上通過使用實驗條件的地球化學建模，給出了不同條件下NaHCO3 SI值，為觀察效果提供了熱力學依據。先前報道的方法沒有提供任何礦物學、形態學或熱力學分析，這使得這些研究結果令人懷疑。在目前的工作中，XRD和SEM分析清楚地表明，NaHCO3不是由Ca(OH)2和KOH作為緩沖添加劑產生的，因為該過程遭受了其他碳酸鹽、氯化物和氫氧化物的嚴重共沉淀。這些分析結果與地球化學模擬結果一致，除非將溶液在烘箱中干燥，以誘導NaHCO3和其他鹽飽和，否則無法預測NaHCO3的析出。以Na2CO3為主要副產物，采用NH4HCO3作為緩沖添加劑，在低溫高壓條件下生產出質量*高的NaHCO3，符合傳統的使用NH3的索爾維工藝。模擬海水淡化鹽水的NaHCO3純度高于含水層鹽水，這與含水層鹽水中NaHCO3的SI較低相一致，說明有利于其他沉淀。擬議的廢物共同利用方法有可能通過使用鹽水來減少二氧化碳排放，同時產生有價值的產品。

      作者的貢獻：

　　Conceptualization, J.W., and R.M.S.; methodology, A.A., C.E.M., and R.M.S.; investigation, A.A., C.E.M., and L.G.T.C.d.M.; writing—original draft preparation, A.A., C.E.M., and J.W.; writing—review and editing, R.M.S.; supervision, R.M.S.; project administration, R.M.S.; funding acquisition, J.W., and R.M.S. All authors have read and agreed to the published version of the manuscript.

      參考文獻：

　　Miao, E.; Du, Y.; Wang, H.; Xiong, Z.; Zhao, Y.; Zhang, J. Experimental study and kinetics on CO2 mineral sequestration by the direct aqueous carbonation of pepper stalk ash. Fuel 2021, 303, 121230. [Google Scholar] [CrossRef]

　　Kongboon, R.; Gheewala, S.H.; Sampattagul, S. Greenhouse gas emissions inventory data acquisition and analytics for low carbon cities. J. Clean. Prod. 2022, 343, 130711. [Google Scholar] [CrossRef]

　　Leahy, S.; Clark, H.; Reisinger, A. Challenges and prospects for agricultural greenhouse gas mitigation pathways consistent with the Paris agreement. Front. Sustain. Food Syst. 2020, 4, 69. [Google Scholar] [CrossRef]

　　Chen, Y.; Liu, C.; Guo, S.; Mu, T.; Wei, L.; Lu, Y. CO2 capture and conversion to value-added products promoted by MXene-based materials. Green Energy Environ. 2022, 7, 394–410. [Google Scholar] [CrossRef]

　　Jiang, S.; Shi, R.; Cheng, H.; Zhang, C.; Zhao, F. Synthesis of polyurea from 1,6-hexanediamine with CO2 through a two-step polymerization. Green Energy Environ. 2017, 2, 370–376. [Google Scholar] [CrossRef]

　　Centi, G.; Perathoner, S.; Salladini, A.; Iaquaniello, G. Economics of CO2 utilization: A critical analysis. Front. Energy Res. 2020, 8, 567986. [Google Scholar] [CrossRef]

　　Li, N.; Mo, L.; Unluer, C. Emerging CO2 technologies for construction materials: A review. J. CO2 Util. 2022, 65, 102237. [Google Scholar] [CrossRef]

　　Valluri, S.; Claremboux, V.; Kawatra, S. Opportunities and challenges in CO2 utilization. J. Environ. Sci. 2022, 113, 322–344. [Google Scholar] [CrossRef]

　　He, M.; Sun, Y.; Han, B. Green Carbon Science: Scientific Basis for Integrating Carbon Resource Processing, Utilization, and Recycling. Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 9620–9633. [Google Scholar] [CrossRef]

　　Brachert, T.C.; Corrège, T.; Reuter, M.; Wrozyna, C.; Londeix, L.; Spreter, P.; Perrin, C. An assessment of reef coral calcification over the late Cenozoic. Earth-Sci. Rev. 2020, 204, 103154. [Google Scholar] [CrossRef]

　　Elavarasan, R.M.; Pugazhendhi, R.; Irfan, M.; M-Popa, L.; Khan, I.A.; Campana, P.E. State-of-the-art sustainable approaches for deeper decarbonization in Europe—An endowment to climate neutral vision. Renew. Sustain. Energy Rev. 2022, 159, 112204. [Google Scholar] [CrossRef]

　　El-Naas, M.H.; Mohammad, A.F.; Suleiman, M.I.; Musharfy, M.A.; Al-Marzouqi, A.H. A new process for the capture of CO2 and reduction of water salinity. Desalination 2017, 411, 69–75. [Google Scholar] [CrossRef]

　　Hameli, F.A.; Belhaj, H.; Dhuhoori, M.A. CO2 Sequestration Overview in Geological Formations: Trapping Mechanisms Matrix Assessment. Energies 2022, 15, 7805. [Google Scholar] [CrossRef]

　　Sun, Y.; Payton, R.L.; H-Majumder, S.; Kingdon, A. Geological Carbon Sequestration by Reactive Infiltration Instability. Front. Earth Sci. 2020, 8, 533588. [Google Scholar] [CrossRef]

　　Liu, S.; Liu, T.; Zheng, S.; Wang, R.; Sang, S. Evaluation of carbon dioxide geological sequestration potential in coal mining area. Int. J. Greenh. Gas Control 2023, 122, 103814. [Google Scholar] [CrossRef]

　　Soong, Y.; Howard, B.H.; Hedges, S.W.; Haljasmaa, I.; Warzinski, R.P.; Irdi, G.; McLendon, T.R. CO2 Sequestration in Saline Formation. Aerosol Air Qual. Res. 2014, 14, 522–532. [Google Scholar] [CrossRef]

　　Alexander, D.; Boodlal, D. Evaluating the effects of CO2 Injection in Faulted Saline Aquifers. Energy Procedia 2014, 63, 3012–3021. [Google Scholar] [CrossRef]

　　Ma, P.; Huang, Q.; Yang, Y.; Ji, R.; Li, S. Simultaneous investigation of coal ignition and soot formation in two-stage O2/N2 and O2/CO2 atmospheres. Fuel 2022, 314, 122808. [Google Scholar] [CrossRef]

　　Singh, R.; Tripathi, K.; Pant, K.K. Investigating the role of oxygen vacancies and basic site density in tuning methanol selectivity over Cu/CeO2 catalyst during CO2 hydrogenation. Fuel 2021, 303, 121289. [Google Scholar] [CrossRef]

　　Li, B.; Zheng, C.; Xu, J.; Lv, Q.; Shi, D.; Li, Z. Experimental study on dynamic filtration behavior of liquid CO2 in tight sandstone. Fuel 2018, 226, 10–17. [Google Scholar] [CrossRef]

　　Cormos, A.-M.; Dinca, C.; Petrescu, L.; Chisalita, D.A.; Szima, S.; Cormos, C.-C. Carbon capture and utilisation technologies applied to energy conversion systems and other energy-intensive industrial applications. Fuel 2018, 211, 883–890. [Google Scholar] [CrossRef]

　　Goto, K.; Kazama, S.; Furukawa, A.; Serizawa, M.; Aramaki, S.; Shoji, K. Effect of CO2 Purity on Energy Requirement of CO2 Capture Processes. Energy Procedia 2013, 37, 806–812. [Google Scholar] [CrossRef]

　　Bai, H.; Yeh, C. Removal of CO2 Greenhouse Gas by Ammonia Scrubbing. Ind. Eng. Chem. Res. 1997, 36, 2490–2493. [Google Scholar] [CrossRef]

　　Stünkel, S.; Drescher, A.; Wind, J.; Brinkmann, T.; Repke, J.-U.; Wozny, G. Carbon dioxide capture for the oxidative coupling of methane process—A case study in mini-plant scale. Chem. Eng. Res. Des. 2011, 89, 1261–1270. [Google Scholar] [CrossRef]

　　Yeh, C.; Bai, H. Comparison of ammonia and monoethanolamine solvents to reduce CO2 greenhouse gas emissions. Sci. Total Environ. 1999, 228, 121–133. [Google Scholar] [CrossRef]

　　El-Naas, M.H.; Al-Marzouqi, A.H.; Chaalal, O. A combined approach for the management of desalination reject brine and capture of CO2. Desalination 2010, 251, 70–74. [Google Scholar] [CrossRef]

　　Carson, P.; Mumford, C. Hazardous Chemicals Handbook; Library of Congress Cataloguing in Publication Data; Butterworth-Heineman: Oxford, UK, 2002; Available online: //ccc.chem.pitt.edu/wipf/Web/HCH (accessed on 31 January 2023).

　　Setayeshmanesh, T.; Parivazh, M.M.; Abbasi, M.; Osfouri, S.; Dianat, M.J.; Akrami, M. Reducing the Environmental Impacts of Desalination Reject Brine Using Modified Solvay Process Based on Calcium Oxide. Sustainability 2022, 14, 2298. [Google Scholar] [CrossRef]

　　Whang, Q.; Li, Z. A modified Solvay process with low-temperature calcination of NaHCO3 using monoethanolamine: Solubility determination and thermodynamic modeling. AlChE J. 2019, 65, e16701. [Google Scholar] [CrossRef]

　　Mourad, A.H.; Mohammad, A.F.; Al-Marzouqi, A.H.; El-Naas, M.H.; Al-Marzouqi, M.H.; Altarawneh, M. CO2 capture and ions removal through reaction with potassium hydroxide in desalination reject brine: Statistical optimization. Chem. Eng. Process. Process Intensif. 2022, 170, 108722. [Google Scholar] [CrossRef]

　　Mourad, A.H.; Mohammad, A.F.; Altarawneh, M.; Al-Marzouqi, A.H.; El-Naas, M.H.; Al-Marzouqi, M.H. Effects of potassium hydroxide and aluminum oxide on the performance of a modified solvay process for CO2 capture: A comparative study. Int. J. Energy Res. 2021, 45, 13952–13964. [Google Scholar] [CrossRef]

　　Mourad, A.H.; Mohammad, A.F.; Al-Marzouqi, A.H.; El-Naas, M.H.; Al-Marzouqi, M.H.; Altarawneh, M. KOH-based modified Solvay process for removing Na ions from high salinity reject brines at high temperatures. Sustainability 2021, 13, 10200. [Google Scholar] [CrossRef]

　　Mourad, A.H.; Mohammad, A.F.; Al-Marzouqi, A.H.; Altarawneh, M.; Al-Marzouqi, M.H.; El-Naas, M.H. Carbon dioxde capture through reaction with potassium hydroxide and reject brine: A kinetics study. Int. J. Greenh. Gas Control 2022, 120, 103768. [Google Scholar] [CrossRef]

　　Barthelmy, D. Mineralogy Database. 2014. Available online: //webmineral.com/ (accessed on 23 February 2023).