Parametry strukturalne błękitu pruskiego na tle innych sorbentów pochodzenia naturalnego i antropogenicznego

• Autorzy: Gajda Aleksandra , Sierant Anna , Jodłowski Przemysław

Warianty tytułu

Structural parameters of Prussian blue compared to other sorbents of natural and anthropogenic origin

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule zaprezentowano wyniki badań niskociśnieniowej adsorpcji gazowej błękitu pruskiego z użyciem N2 jako adsorbatu w celu określenia parametrów strukturalnych oraz CO2 w celu określenia parametrów sorpcyjnych. Zgodnie z danymi literaturowymi błękit pruski pod względem adsorpcji kationów porównywany jest do zeolitów, a jego struktura krystaliczna do MOFów. Z uwagi na ten fakt przeprowadzono badania porównawcze, wyznaczając parametry strukturalne zeolitu SN oraz MOFa MIL-140. Powierzchnia właściwa modelu adsorpcji wielowarstwowej BET dla błękitu pruskiego dla zoptymalizowanej temperatury odgazowania osiągnęła wartość 85,02 m2/g, przy całkowitej pojemności sorpcyjnej BET 19,53 cm3/g, co pozwoliło na uszeregowanie go jako sorbentu pomiędzy zeolitem a MOFem. Otrzymane wyniki porównano także z pracami innych autorów.

EN

This paper presents the results of a low-pressure gas adsorption study of Prussian blue using N2 as adsorbate to determine structural parameters and CO2 to determine sorption parameters. According to the literature, Prussian blue is compared to zeolites in terms of cation adsorption, and its crystal structure to MOFs. In view of this fact, a comparative study was carried out, determining the structural parameters of zeolite SN and MOF MIL-140. The specific surface area of the BET multilayer adsorption model for Prussian blue for the optimized degassing temperature reached 85.02 m2, with a total sorption capacity (BET) of 19.53 cm3/g, which allowed it to be ranked as a sorbent between zeolite and MOF. The obtained results were also compared with the works of other authors.

Słowa kluczowe

PL

błękit pruski; adsorpcja; struktura porowa; powierzchnia właściwa; zeolit; struktury metaloorganiczne

EN

Prussian blue; adsorption; pore structure; specific surface area; zeolite; metal organic framework

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN
• Rocznik: 2022
• Tom: T. 24, nr 1-4
• Strony: 37--44
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Gajda Aleksandra

• Instytut Mechaniki Górotworu Polskiej Akademii Nauk, ul. Reymonta 27, 30-059 Kraków

• https://orcid.org/0000-0001-7641-5446

autor

Sierant Anna

• AGH, Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej, ul. Reymonta 19, 30-059 Kraków

autor

Jodłowski Przemysław

• Politechnika Krakowska, Wydział Inżynierii i Technologii Chemicznej, ul. Warszawska 24, 30-155 Kraków

• https://orcid.org/0000-0003-2554-6539

Bibliografia

• Brunauer, S., Emmett, P. H., & Teller, E. (1938). Adsorption of Gases in Multimolecular Layers. Journal of the American Chemical Society, 60 (2), 309-319. https://doi.org/10.1021/ja01269a023
• Barrett, E.P., Joyner, L.G., & Halenda, P.P. (1951). The Determination of Pore Volume and Area Distributions in Porous Substances. I. Computations from Nitrogen Isotherms. Journal of the American Chemical Society, 73 (1), 373-380. DOI: https://doi.org/10.1021/ja01145a126
• Estelrich, J., & Busquets, M.A. (2021). Prussian Blue: A Safe Pigment with Zeolitic-Like Activity. International Journal of Molecular Sciences, 22 (2), 780.DOI: https://doi.org/10.3390/ijms22020780
• Gong, A., Zhao, Y., Liang, B., & Li, K. (2022). Stepwise hollow Prussian blue/carbon nanotubes composite as a novel electrode material for high-performance desalination. Journal of Colloid and Interface Science, 605, 432-440. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2021.07.103
• Horváth, G., & Kawazoe, K. (1983). Method for the calculation of effective pore size distribution in molecular sieve carbon. Journal of Chemical Engineering of Japan, 16 (6), 470-475. DOI: https://doi.org/10.1252/jcej.16.470
• Kameda, T., Kikuchi, H., Kitagawa, F., Kumagai, S., Saito, Y., Kondo, M., Jimbo, Y., & Yoshioka, T. (2021). Ammonia adsorption by L-type zeolite and Prussian blue from aqueous and culture solutions. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 622, 126595. DOI: https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2021.126595
• Karadas, F., El-Faki, H., Deniz, E., Yavuz, C. T., Aparicio, S., & Atilhan, M. (2012). CO2 adsorption studies on Prussian blueanalogues. Microporous and Mesoporous Materials, 162, 91-97. DOI: https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2012.06.019
• Klinik, J. (1994). The comparison of various methods used for the determination of mesopore structure of porous solids. Studies in Surface Science and Catalysis, 87, 119-128. DOI: https://doi.org/10.1016/S0167-2991(08)63071-2
• Kraft, A. (2018). What a chemistry student should know about the history of Prussian blue. ChemTexts, 4 (4), 16. DOI: https://doi.org/10.1007/s40828-018-0071-2
• Langmuir, I. (1918). The Adsorption of Gases on Plane Surfaces of Glass, Mica and Platinum. Journal of the American Chemical Society, 40 (9), 1361-1403. DOI: https://doi.org/10.1021/ja02242a004
• Maeng, H.J., Kim, D.-H., Kim, N.-W., Ruh, H., Lee, D.K., & Yu, H. (2018). Synthesis of spherical Prussian blue with high surface area using acid etching. Current Applied Physics, 18, S21-S27. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cap.2017.11.014
• Nowak, P. (2008). Synteza i właściwości warstw poli(3,4-etylenodioksytiofenu) modyfikowanego heksacyjanożelazianami (II/III) wybranych metali przejściowych. Praca doktorska, Politechnika Gdańska. https://pbc.gda.pl/Content/3837/nowak_phd.pdf?handler=pdf
• Odrobina, A., Pajdak, A. (2020). Wybrane zastosowania skał, minerałów oraz nowoczesnych nanomateriałów w biotechnologii. Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN, 22 (1-4), 93-101.
• Ojwang, D.O., Grins, J., & Svensson, G. (2018). The adsorption kinetics of CO2 on copper hexacyanoferrate studied by thermogravimetric analysis. Microporous and Mesoporous Materials, 272, 70-78. DOI: https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2018.06.019
• Olivier, J.P. (1995). Modeling physical adsorption on porous and nonporous solids using density functional theory. Journal of Porous Materials, 2 (1), 9-17. DOI: https://doi.org/10.1007/BF00486565
• Pajdak, A. (2015). Modele teoretyczne obszaru powierzchni i rozkładu porów jako narzędzie analizy danych równowagowych niskociśnieniowej adsorpcji CO2 na adsorbentach węglowych. Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN, 16 (3-4), 99-105.
• Seaton, N.A., Walton, J.P.R.B., & Quirke, N. (1989). A new analysis method for the determination of the pore size distribution of porous carbons from nitrogen adsorption measurements. Carbon, 27 (6), 853-861. DOI: https://doi.org/10.1016/0008-6223(89)90035-3
• Tarazona, P., Marconi, U.M.B., & Evans, R. (1987). Phase equilibria of fluid interfaces and confined fluids. Molecular Physics, 60 (3), 573-595. DOI: https://doi.org/10.1080/00268978700100381
• Wang, G., & Ju, Y. (2015). Organic shale micropore and mesopore structure characterization by ultra-low pressure N 2 physisorption: Experimental procedure and interpretation model. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 27, 452-465. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jngse.2015.08.003