Badanie właściwości adsorpcyjnych asfaltenów z wykorzystaniem techniki odwróconej chromatografii gazowej

• Autorzy: Plata-Gryl M. , Momotko M. , Boczkaj G.

Warianty tytułu

EN

Adsorption properties characterization of asphaltenes by inverse gas chromatography

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nad możliwością wykorzystania asfaltenów w procesach adsorpcji z fazy gazowej. Wykorzystując technikę odwróconej chromatografii gazowej zbadano właściwości powierzchniowe asfaltenów, takie jak wartość składowej dyspersyjnej i specyficznej swobodnej energii powierzchniowej oraz właściwości elektronodonorowe i elektronoakceptorowe powierzchni asfaltenów. Dodatkowo wyznaczono izotermy adsorpcji dla wybranych lotnych związków organicznych. Uzyskane wyniki wykazały, że asfalteny posiadają unikalne właściwości sorpcyjne i mogą być wykorzystane w procesach adsorpcji do oczyszczania gazowych strumieni procesowych. Otrzymane wartości składowej dyspersyjnej swobodnej energii powierzchniowej są porównywalne do wartości uzyskiwanych dla aktywowanego tlenku glinu.

EN

The purpose of this paper was to evaluate the applicability of asphaltenes as sorbent in adsorption processes. To investigate the adsorption properties of asphaltenes, inverse gas chromatography technique was used. It allowed to determine the dispersive and specific components of the surface free energy. Moreover, the electronacceptor and electrondonor properties of the surface were calculated. To explore the potential of the asphaltene adsorbent for removal of volatile organic compounds, adsorption isotherms for selected compounds were determined. Obtained results revealed the high potential of asphaltenes in adsorption processes as they are characterized by unique sorption properties. The value of the dispersive component of the surface free energy indicate that asphaltenes are material with high surface activity, similar to activated alumina.

Słowa kluczowe

PL

asfalteny; adsorpcja; odwrócona chromatografia gazowa; właściwości powierzchniowe; izotermy adsorpcji; lotne związki organiczne (LZO)

EN

asphaltenes; adsorption; inverse gas chromatography; surface properties; adsorption isotherms; volatile organic compounds (VOC)

• Wydawca: Publishing House of Siedlce University of Natural Sciences and Humanities
• Czasopismo: Camera Separatoria
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 10, No. 1
• Strony: 29--36
• Opis fizyczny: Bibliogr. 35 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Plata-Gryl M.

• Politechnika Gdańska, Wydział Chemiczny, Katedra Inżynierii Procesowej i Technologii Chemicznej, ul. Gabriela Narutowicza 11/12 80-233 Gdańsk, Poland

autor

Momotko M.

• Politechnika Gdańska, Wydział Chemiczny, Katedra Inżynierii Procesowej i Technologii Chemicznej, ul. Gabriela Narutowicza 11/12 80-233 Gdańsk, Poland

autor

Boczkaj G.

• Politechnika Gdańska, Wydział Chemiczny, Katedra Inżynierii Procesowej i Technologii Chemicznej, ul. Gabriela Narutowicza 11/12 80-233 Gdańsk, Poland

Bibliografia

• [1] J.H. Duffus, M. Nordberg, D.M. Templeton, Glossary of terms used in toxicology, 2nd edition (IUPAC Recommendations 2007), Pure Appl. Chem. 79 (2007) 1153.
• [2] I. Kourtchev, C. Giorio, A. Manninen, E. Wilson, B. Mahon, J. Aalto, M. Kajos, D. Venables, T. Ruuskanen, J. Levula, M. Loponen, S. Connors, N. Harris, D. Zhao, A. Kiendler-Scharr, T. Mentel, Y. Rudich, M. Hallquist, J.F. Doussin, W. Maenhaut, J. Bäck, T. Petäjä, J. Wenger, M. Kulmala, M. Kalberer, Enhanced volatile organic compounds emissions and organic aerosol mass increase the oligomer content of atmospheric aerosols, Sci. Rep., 6 (2016) 35038.
• [3] F.I. Khan, A. Kr. Ghoshal, A.K. Ghoshal, Removal of volatile organic compounds from polluted air, J. Loss Prev. Process Ind., 13 (2000) 527.
• [4] A. Mellouki, T.J. Wallington, J. Chen, Atmospheric Chemistry of Oxygenated Volatile Organic Compounds: Impacts on Air Quality and Climate, Chem. Rev., 115 (2015) 3984.
• [5] D.A. Sarigiannis, S.P. Karakitsios, A. Gotti, I.L. Liakos, A. Katsoyiannis, Exposure to major volatile organic compounds and carbonyls in European indoor environments and associated health risk, Environ. Int., 37 (2011) 743.
• [6] S.H. Hong, D.C. Shin, Y.J. Lee, S.H. Kim, Y.W. Lim, Health risk assessment of volatile organic compounds in urban areas, Hum. Ecol. Risk Assess., 23 (2017) 1454.
• [7] R. Muñoz, E.C. Sivret, G. Parcsi, R. Lebrero, X. Wang, I.H. Suffet, R.M. Stuetz, Monitoring techniques for odour abatement assessment, Water Res., 44 (2010) 5129.
• [8] M. Nowicki, Planning of industrial sites in a city from the point of view of air pollution control, Energy Build., 11 (1988) 171.
• [9] W.J. Thomas, B. Crittenden, Adsorption Technology and Design, Elsevier, Londyn, 1998.
• [10] B.H. Hameed, A.A. Rahman, Removal of phenol from aqueous solutions by adsorption onto activated carbon prepared from biomass material, J. Hazard. Mater., 160 (2008) 576.
• [11] X. Zhang, B. Gao, A.E. Creamer, C. Cao, Y. Li, Adsorption of VOCs onto engineered carbon materials: A review, J. Hazard. Mater., 338 (2017) 102.
• [12] O.C. Mullins, The asphaltenes, Annu. Rev. Anal. Chem., 4 (2011) 393.
• [13] S. Akmaz, O. Iscan, M.A. Gurkaynak, M. Yasar, The structural characterization of saturate, aromatic, resin, and asphaltene fractions of Batiraman crude oil, Pet. Sci. Technol., 29 (2011) 160.
• [14] A.E. Pomerantz, Q. Wu, O.C. Mullins, R.N. Zare, Laser-based mass spectrometric assessment of asphaltene molecular weight, molecular architecture, and nanoaggregate number, Energy Fuels., 29 (2015) 2833.
• [15] N. Nciri, S. Song, N. Kim, N. Cho, Chemical Characterization of Gilsonite Bitumen, J. Pet. Environ. Biotechnol., 5 (2014) 1.
• [16] J. Murgich, Intermolecular forces in aggregates of asphaltenes and resins, Pet. Sci. Technol. 20 (2002) 983.
• [17] A. Miciak, M. Momotko, M. Plata-Gryl, G. Boczkaj, Badania właściwości asfaltenowej fazy stacjonarnej do rozdzielania mieszanin związków optycznie czynnych techniką chromatografii gazowej., Cam. Sep., 9 (2017) 5.
• [18] S.L. Kokal, S.G. Sayegh, Asphaltenes: the cholesterol of petroleum, SPE Middle East Oil Show, 1995, paper SPE 29787.
• [19] K. Akbarzadeh, A. Hammami, A. Kharrat, D. Zhang, S. Allenson, J. Creek, S. Kabir, A. Jamaluddin, A.G. Marshall, R.P. Rodgers, O.C. Mullins, T. Solbakken, Asphaltenes - problematic but rich in potential, Oilf. Rev., 19 (2007) 22.
• [20] G. Boczkaj, M. Momotko, D. Chruszczyk, A. Przyjazny, M. Kamiński, Novel stationary phases based on asphaltenes for gas chromatography, J. Sep. Sci., 39 (2016) 2527.
• [21] M. Plata-Gryl, G. Boczkaj, Badania właściwości sorpcyjnych faz stacjonarnych na bazie frakcji asfaltenowej do rozdzielania mieszanin z zastosowaniem chromatografii gazowej., Cam. Sep. 9 (2017) 23.
• [22] M. Plata-Gryl, C. Jungnickel, G. Boczkaj, An improved scalable method of isolating asphaltenes, J. Pet. Sci. Eng., 167 (2018) 608.
• [23] W.E. Acree, J.S. Chickos, Phase transition enthalpy measurements of organic and organometallic compounds, P.J. Linstrom, W.G. Mallards (Eds.), NIST Chem. WebBook, NIST Stand. Ref. Database Number 69, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, 2018.
• [24] A.T. James, A.J.P. Martin, Gas-liquid partition chromatography: the separation and micro-estimation of volatile fatty acids from formic acid to dodecanoic acid, Biochem J., 50 (1952) 679.
• [25] A. Voelkel, B. Strzemiecka, K. Adamska, K. Milczewska, Inverse gas chromatography as a source of physiochemical data, J. Chromatogr. A., 1216 (2009) 1551.
• [26] G.M. Dorris, D.G. Gray, Adsorption of n-alkanes at zero surface coverage on cellulose paper and wood fibers, J. Colloid Interface Sci., 77 (1980) 353.
• [27] A. Voelkel, E. Andrzejewska, R. Maga, M. Andrzejewski, Examination of surfaces of solid polymers by inverse gas chromatography: 1. Dispersive properties, Polymer, 37 (1996) 455.
• [28] C. Saint Flour, E. Papirer, Gas-solid chromatography. A method of measuring surface free energy characteristics of short glass fibers. 2. Through retention volumes measure near zero surface coverage., Ind. Eng. Chem. Prod. Res. Dev., 21 (1982) 666.
• [29] C.J. van Oss, R.J. Good, M.K. Chaudhury, Additive and nonadditive surface tension components and the interpretation of contact angles, Langmuir, 4 (1988) 884.
• [30] C.J. van Oss, Acid-base interfacial interactions in aqueous media, Colloids Surfaces A Physicochem. Eng. Asp., 78 (1993) 1.
• [31] P.J. Kipping, D.G. Winter, Measurement of Adsorption Isotherms by a Gas Chromatographic Technique, Nature, 205 (1965) 1002.
• [32] J.F.K. Huber, R.G. Gerritse, Evaluation of dynamic gas chromatographic methods for the determination of adsorption and solution isotherms, J. Chromatogr. A., 58 (1971) 137.
• [33] R: A language and environment for statistical computing, (2008). http://www.r-project.org.
• [34] T. V. Elzhov, K.M. Mullen, A.-N. Spiess, B. Bolker, minpack.lm: R Interface to the LevenbergMarquardt nonlinear least-squares algorithm found in MINPACK, plus support for bounds, (2016).
• [35] E. Díaz, S. Ordóñez, A. Vega, J. Coca, Adsorption characterisation of different volatile organic compounds over alumina, zeolites and activated carbon using inverse gas chromatography, J. Chromatogr. A., 1049 (2004) 139.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).