Sorpcja lotnych związków organicznych na materiałach ilastych

• Autorzy: Kargula M. , Warchoł J.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2014.9

Warianty tytułu

EN

Sorption of volatile organic compounds onto clay materials

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Lotne związki organiczne (LZO) jest to zbiór ok. 190 substancji organicznych emitowanych do atmosfery głównie przez przemysł chemiczny i petrochemiczny jako tzw. gazy odlotowe. Skutkiem ich negatywnych oddziaływań są zmiany klimatyczne i degradacja środowiska naturalnego. Obecnie są prowadzone intensywne badania nad modernizacją istniejących instalacji oczyszczania gazów lub nad poszukiwaniem nowych efektywnych i ekonomicznych metod. Ocenia się, że ok. 10% instalacji przemysłowych do redukcji/eliminacji zanieczyszczeń w gazach odlotowych stosuje się techniki adsorpcyjne. Jest to wysoko sprawny, a zarazem prosty pod względem aparaturowym proces, który zapewnia usunięcie większości zanieczyszczeń nawet w przypadku niskich stężeń (<1 mg/dm3). Zarówno efektywność, jak i ekonomika procesów adsorpcyjnych zależą od właściwości materiału sorpcyjnego, w tym możliwości odzysku zaadsorbowanych substancji oraz wielokrotnego użycia sorbentu. W pracy zamieszczono przegląd literatury dotyczący adsorpcji lotnych związków organicznych (LZO) na naturalnych oraz aktywowanych fizycznie i chemicznie (interkalacja, pilarowanie) materiałach ilastych. Stwierdzono, że każdy sposób modyfikacji prowadzi do poprawy ich właściwości sorpcyjnych związanych ze zwiększeniem pola powierzchni właściwej oraz selektywności względem wybranych zanieczyszczeń. Perfekcyjna sorpcja LZO na materiałach ilastych zależy od polarności sorbowanych cząstek oraz rodzaju oddziaływań pomiędzy cząsteczkami a powierzchnią sorpcyjną. Te ostatnie odnoszą się do rodzaju i liczby grup funkcyjnych obecnych na powierzchni sorpcyjnej materiału. Koszty oraz efektywność procesu wskazują, że są to sorbenty, które mogą stanowić alternatywę dla powszechnie stosowanych węgli aktywnych.

EN

VOCs are important hazard chemicals present outdoor and indoor air. They are the main source of chemical and petrochemical industry, which are emitted into atmosphere in the form of waste gases. Process of flue gas cleaning was divided into: destructive and allowing recovery of undesirable compounds. Adsorption is widely accepted due to their easy operation and low cost. This methods assures the removal of most the existing VOCs even at low concentration (<1 mg/dm3). Activated carbons are generally used in many adsorption process because of their highly developed surface area and large pore volume. However, some disadvantages have been frequently encountered, such as flammability, pore clog, hygroscopicity and problems with regeneration. Therefore, scientific research are focused on searching for alternative sorption materials. This group included widespread in nature clay materials. The abundance of them and their low cost are likely to make it a strong candidate as an adsorbent for the removal of VOCs form waste gases. Various method of modification and surface activation have been investigated in order to enhance both sorbents capacity and selectivity. The review collects the research results obtained for adsorption of volatile organic compounds (VOCs) on natural as well as surface modified (by intercalation or pillaring) clay materials. The mechanism of VOCs adsorption was discussed in relation to individual adsorbent-adsorbate interactions. Valorization of clay materials identified that the clay materials price is lower as compared to activated carbon.

Słowa kluczowe

PL

związek organiczny lotny; sorpcja; materiał ilasty; interkalacja; pilarowanie

EN

volatile organic compound; sorption; clay material; intercalation; pillaring

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2014
• Tom: z. 61, nr 1
• Strony: 135--147
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Kargula M.

autor

Warchoł J.

• Politechnika Rzeszowska

Bibliografia

• [1] Pires J., Carvalho A., Carvalho M.B.: Adsorption of volatile organic compounds in Y zeolites and pillared clays. Micropor. Mesopor. Mater., no 43, 2001, pp. 277-287.
• [2] Khan F.I., Ghoshal A.K.: Removal of Volatile Organic Compounds from polluted air. J. LossPreven. Proc. Ind., no 13, 2000, pp. 527-545.
• [3] Zaitan H., Bianchi D., Achak O., Chafik T.: A comparative study of the adsorption and desorption of oxylene onto bentonite clay and alumina. J. Hazadr. Mater., no 153, 2008, pp. 852-859.
• [4] Marsh H., Rodriguez-Reinoso F.: Activated carbon. Oxford 2006.
• [5] Bednarek R., Dziadowiec H., Pokojska U., Prusinkiewicz Z.: Badania ekologicznogleboznawcze. PWN, Warszawa 2004, s. 176-181.
• [6] Carvalho M.B., Pires J., Carvalho A.P.: Characterisation of clay and aluminum pillared clays by adsorption of probe molecules. Micropor. Mater., no 6, 1996, pp. 65-77.
• [7] Zatian H., Chafik T.: FTIR determination of adsorption characteristics for volatile organic compounds removal on diatomite mineral compared to commercial silica. C.R. Chimie., no 8, 2005, pp. 1701-1708.
• [8] Neumann B.S., Sansom K.G.: The formation of stable sols from laptonite, a synthetic hectorite-like clay. Clay Minerals., no 8, 1970, pp. 389-405.
• [9] Pires J., Carvalho M.B., Ribeiro F.R., Derouane E.G.: Adosrption of Fe(CO)5 in Y and ZSM-20 zeolites: textural properties of thermally decomposed products. Micropor. Mater., no 3, 1995, pp. 573-580
• [10] Qu F., Zhu L., Yang K.: Adsorption behaviors of volatile organic compounds (VOCs) on porous clay heterostructures (PCH). J. Hazadr. Mater., no 170, 2009, pp. 7-12.
• [11] Pires. J., Bestillerio M., Pinto M., Gil A.: Selective adsorption of carbon dioxide, methane and ethane by porous clays heterostructures. Sep. Pur. Tech., no 61, 2008, pp. 161-167.
• [12] Pinto M.L., Marques J., Pires J.: Porous clay heterostructures with zirconium for the separation of hydrocarbon mixtures. Sep. Pur. Tech., no 98, 2012, pp. 337-343.