Właściwości adsorpcyjne węgli aktywnych otrzymanych z włókien Kevlar®

• Autorzy: Choma J. , Osuchowski Ł. , Dziura A. , Kwiatkowska-Wójcik W. , Jaroniec M.

Warianty tytułu

EN

Adsorption properties of active carbons obtained from Kevlar® fibers

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Z odpadowych włókien Kevlar® otrzymano serię czterech mikroporowatych materiałów węglowych za pomocą karbonizacji, a następnie aktywacji z użyciem KOH. Otrzymane pyłowe węgle aktywne charakteryzowały się dobrze rozwiniętą strukturą porowatą. Ich maksymalna powierzchnia właściwa wynosiła 2660 m² /g, zaś całkowita objętość porów była równa 1,54 cm³ /g. Kontrolowany proces karbonizacji i aktywacji spowodował znaczący rozwój ultramikroporów i mikroporów, których objętość osiągała odpowiednio wartości 0,54 cm³ /g i 1,35 cm³ /g. Pomiary adsorpcji fizycznej wykazały następującą skuteczność adsorpcji: CO₂ – 4,47 mmol/g (0°C, 800 mmHg) i 2,64 mmol/g (25°C, 850 mmHg), H₂ – 21,4 mg/g (–196°C, 850 mmHg), CH₄ – 1,21 mmol/g (20°C, 750 mmHg) oraz C₆H₆ – 17,3 mmol/g (20°C, p/p₀≈1,0). Bardzo dobre właściwości adsorpcyjne mikroporowatych węgli aktywnych otrzymanych z odpadowych włókien Kevlar® wskazują, że mogą one być z powodzeniem wykorzystane w inżynierii środowiska do adsorpcji i przechowywania dwutlenku węgla oraz łatwo lotnych związków organicznych, a także znaleźć zastosowania związane z gromadzeniem i wykorzystaniem energii zaadsorbowanego wodoru.

EN

A series of four microporous carbons was obtained from Kevlar® fibers by carbonization followed by KOH activation. The resulting powdered activated carbons possessed a well-developed porous structure. Their maximum specific surface area was 2660 m² /g while the total pore volume was of 1.54 cm³ /g. The controlled process of carbonization and activation led to a significant ultramicropore and micropore development, the volume of which reached 0.54 cm³ /g and 1.35 cm³ /g, respectively. Measurements of physical adsorption of different substances demonstrated the following adsorption efficacy: CO₂ – 4.47 mmol/g (0 °C, 800 mmHg) and 2.68 mmol/g (25 °C, 850 mmHg), H₂ – 21.4 mg/g (–196 °C, 850 mmHg), CH₄ – 1.21 mmol/g (20 °C, 750 mmHg) and C₆H₆ – 17.3 mmol/g (20 °C, p/p₀≈1.0). Very good adsorption properties of microporous carbons obtained from Kevlar® fibers indicated that they might be successfully used in environmental engineering for adsorption and storage of carbon dioxide as well as volatile organic compounds. Other applications are associated with storage and usage of the energy of adsorbed hydrogen.

Słowa kluczowe

PL

polimer PPTA; karbonizacja; aktywacja KOH; węgiel mikroporowaty

EN

PPTA polymer; carbonization; KOH activation; microporous carbon

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 36, nr 4
• Strony: 3--8
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz.

Twórcy

autor

Choma J.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Nowych Technologii i Chemii, ul. gen. S. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

autor

Osuchowski Ł.

• Wojskowy Instytut Chemii i Radiometrii, al. gen. A. Chruściela „Montera” 105, 00-910 Warszawa

autor

Dziura A.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Nowych Technologii i Chemii, ul. gen. S. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

autor

Kwiatkowska-Wójcik W.

• Przedsiębiorstwo Sprzętu Ochronnego MASKPOL SA, Konieczki, 42-140 Panki

autor

Jaroniec M.

• Kent State University, Department of Chemistry and Biochemistry, Kent, Ohio 44-242 USA

Bibliografia

• 1. H. JANKOWSKA, A. ŚWIĄTKOWSKI, J. CHOMA: Active Carbon. Ellis Horwood Ltd., Chichester 1991.
• 2. R.C. BANSAL, M. GOYAL: Activated Carbon Adsorption. CRC Press, Boca Raton 2005.
• 3. H. MARSH, F. RODRIGUEZ-REINOSO: Activated Carbons. Elsevier, Amsterdam 2006.
• 4. J. CHOMA, Ł. OSUCHOWSKI, M. JARONIEC: Właściwości i zastosowanie węgli aktywnych otrzymanych z materiałów polimerowych (Application of activated carbons obtained from polymeric materials). Ochrona Środowiska 2014, vol. 36, nr 2, ss. 3–16.
• 5. A.L. CUKIERMAN: Development and environmental applications of activated carbon cloths. ISRN Chemical Engineering 2013, Vol. 2013, ID 261523, pp. 1–31.
• 6. L. GIRALDO, Y. LADINO, J.C.M. PIRAJANC, M.P. RODRIGUEZ: Synthesis and characterization of activated carbon fibres from Kevlar. Ecletica Quimica Sao Paulo 2007, Vol. 32, No. 4, pp. 55–62.
• 7. K.S.W. Sing, D.H. Everett, R.A.W. Haul, L. Moscou, R.A. Pierotti, J. Rouquerol, T. Siemieniewska: Reporting physisorption data for gas/solid systems with special reference to the determination of surface area and porosity. Pure and Applied Chemistry 1985, Vol. 57, pp. 603–619.
• 8. S. Brunauer, P.H. Emmett, E. Teller: Adsorption of gases in multimolecular layers. Journal of the American Chemical Society 1938, Vol. 60, pp. 309–319.
• 9. S.J. Gregg, K.S.W. Sing: Adsorption, Surface Area and Porosity, 2nd Ed. Academic Press, New York 1982.
• 10. J. JAGIEŁŁO, J.P. OLIVIER: 2D-NLDFT Adsorption models for carbon slit-shaped pores with surface energetical heterogeneity and geometrical corrugation. Carbon 2013, Vol. 55, pp. 70–80.
• 11. J. JAGIEŁŁO, J.P. OLIVIER: Carbon slit pore model incorporating surface energetical heterogeneity and geometrical corrugation. Adsorption 2013, Vol. 19, pp. 777–783.
• 12. M. KRUK, M. JARONIEC, J. CHOMA: Comparative analysis of simple and advanced methods for assessment of microporosity in activated carbons. Carbon 1998, Vol. 36, pp. 1447–1458.