Porowatość złoża polidyspersyjnych materiałów węglowych

• Autorzy: Vogt E. , Buczek B.

Warianty tytułu

EN

Bed porosity of polydysperse carbonaceous materials

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Możliwość stosowania porowatych materiałów węglowych do uzdatniania wody, oczyszczania powietrza czy spalin opiera się na selektywnych zjawiskach adsorpcyjnych przebiegających na granicy faz ciało stałe-płyn i jest powszechnie znaną metodą rozdzielania i oczyszczania układów wieloskładnikowych. Drugi nie mniej ważny obszar zastosowania tych materiałów w uproszczeniu sprowadza się do magazynowania substancji i energii cieplnej w strukturze porowatej. Określenie przydatność różnych materiałów węglowych dla danego typu procesu wymaga znajomości zarówno podstawowych właściwości cząstki porowatego ciała stałego, jak i właściwości większego układu utworzonego z pojedynczych ziaren, czyli złoża. W literaturze można znaleźć wiele opracowań omawiających problematykę upakowania złóż, jednakże większość z nich dotyczy cząstek sferycznych. Opis złóż cząstek o nieregularnym kształcie jest dużo bardziej skomplikowany. W pracy określano porowatość złóż polidyspersyjnych porowatych materiałów węglowych na podstawie badań den-symetrycznych, z użyciem teorii przesunięcia oraz odczytu z nomogramów. Ocenie poddawano dwa rodzaje materiałów węglowych: a) preparaty przemysłowego węgla aktywnego (NO, N33, NO-D i N33-D) wykorzystywane do magazynowania metanu, b) materiały otrzymane przez aktywację ditlenkiem węgla karbonizatu paku węglowego i grafitu interkalowanego chlorkiem żelaza (B1-B5). Porównanie wyników pozwoliło na weryfikację możliwości zastosowania poszczególnych sposobów oceny porowatości międzyziarnowej złoża dla porowatych materiałów węglowych.

EN

Application of porous carbonaceous materials for purification of water, air, or combustion gases is based on adsorption phenomena occurring at the solid-liquid or solid-gas interface and it is a well known method for separation and purification of multi-component systems. The second, not less important application of these materials is for storage of chemical substances or thermal energy in the porous structure. Determination of the applicability of various carbonaceous materials for a particular process requires knowledge of both the basic properties of the adsorbent particles as well as the properties of larger particle aggregates such as the adsorbent bed. There are a lot of discussions in literature related to the particle packing within the beds. However, most of the data concerns particles with spherical shape. The description of adsorbent beds made of particles with irregular shapes is much more complicated. In the paper bed porosity of polydisperse materials is determined using densimetric measurements as well as estimated on the basis of offset theory and apply nomograms. Two kinds of carbonaceous materials were investigated: a) the preparations of commercial active carbon (NO, N33, NO-D, N33-D) used for methane storage, b) the specific sorption materials prepared by carbon dioxide activation of co-carbonizate coal-tar pitch and FeCl3-graphite intercalation compounds (B1-B5). The comparison of the obtained results enables to verify the application of particular methods of interparticles porosity estimation for investigated carbonaceous materials.

Słowa kluczowe

PL

materiał węglowy; złoże; porowatość

EN

carbonaceous material; bed; porosity

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2002
• Tom: T. 5, nr 1
• Strony: 79--89
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Vogt E.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Paliw i Energii, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Buczek B.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Paliw i Energii, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] Buczek B., Czepirski L., Węgiel aktywny w układach magazynowania energii, Przem. Chem. 2000, 79, 234.
• [2] Buczek B., Czepirski L., Adsorbenty węglowe - surowce, otrzymywanie, zastosowanie, Gospodarka Surowcami Mineralnymi 2001, 17,29.
• [3] Leitzelement M., Dodds C.S., Lo J., Porosity and Permeability of Ternary Mixtures of Particles, Powder Technol. 1985,41, 159.
• [4] Standish N., Yu A.B., An Analytical-Parametric Theory of the Random Packing of Particles, Powder Technol. 1988, 55, 171.
• [5] Standish N., Yu A.B., Porosity Calculations of Ternary Mixtures of Particles, Powder Technol. 1987, 49, 249.
• [6] Nolan G.T., Kavanagh P.E., Computer Simulation of Random Packing of Hard Spheres, Powder Technol. 1992, 72, 149.
• [7] Ouchiyama N., Tanaka T., Porosity Estimation from Particle Size Distribution, Ind. Eng. Chem. Fundam. 1986, 25, 125.
• [8] Yu A.B., Standish N., Porosity Calculation of Multi-Component Mixtures of Spherical Particles, Powder Technol. 1987, 52, 233.
• [9] Suzuki M., Oshima T., Verification of a Model for Estimating the Void Fraction in a Three-Component Randomly Packed Bed, Powder Technol. 1985, 43, 147.
• [10] Ouchiyama N., Tanaka T., Porosity Estimation for Random Packings of Spherical Particles, Ind. Eng. Chem. Fundam. 1984, 23, 490.
• [11] Koch R., Noworyta A., Procesy mechaniczne w inżynierii chemicznej, WNT, Warszawa 1995.
• [12] Allen T., Particle Size Measurement, London, Glasgow, New Jork, Tokyo, Melbourne, Madras 1993.
• [13] Szymańska-Czaja M., Racjonalny wybór sposobu pomiaru powierzchni właściwej materiałów drobno uziarnionych jako podstawy określania współczynnika kształtu ziarn, Materiały XXVI Krakowskiej Konferencji Naukowo-Technicznej Przeróbki Kopalin, Ustroń 7-9 września 1994, 101.
• [14] Powers M.C., A New Roundness Scale for Sedimentary Particles, J. Sedimentary Petrology 1953, 23, 2, 117.
• [15] Guo A., Beddow J.K., Vetter A.F., A Simple Relationship between Particle Shape Effects and Density, Flow Rate and Hausner Ratio, Powder Technol. 1985, 43, 279.
• [16] Shinohara K., Oida M., Golman B., Effect of Particle Shape on Angle of Internal Friction by Triaxial Compression Test, Powder Technol. 2000, 107, 131.
• [17] Polska Norma PN - 76/H - 04944.
• [18] Peronius N., Sweeting J., On the Correlation of Minimum Porosity with Particle Size Distribution, Powder Technol. 1985, 42, 113.
• [19] Fumans C.C., Ind. Engng. Chem. 1931, 23, 1052, (w:) N. Peronius, J. Sweeting, On the Correlation of Minimum Porosity with Particle Size Distribution, Powder Technol. 1985, 42, 113.
• [20] Andreasen A.H.M., Andersen J., Kolloid-Z 1930, 50, 217, (w:) N. Peronius, J. Sweeting, On the Correlation of Minimum Porosity with Particle Size Distribution, Powder Technol. 1985, 42,113.
• [21] Fraser H.J., J. Geol. 1935, 43, 910, (w:) N. Peronius, J. Sweeting, On the Correlation of Minimum Porosity with Particle Size Distribution, Powder Technol. 1985,42, 113.
• [22] Burmister D.M., Proc. Am. Soc. Test. Mat. 1938, 38, 587, (w:) N. Peronius, J. Sweeting, On the Correlation of Minimum Porosity with Particle Size Distribution, Powder Technol. 1985, 42, 113.
• [23] Youd T.L., Factors Controlling Maximum and Minimum Densities of Sands, ASTM Special Technical Publication 1973, 523, 98.
• [24] Buczek В., Czepirski L., Kształtowanie właściwości węgla aktywnego pod kątem przydatności do magazynowania gazów, Inżynieria i Ochrona Środowiska 2000, 3, 299.
• [25] Buczek B., Ziętkiewicz J., Furdin G., Begin D., Struktura porowata aktywowanego karbonizatu mieszaniny paku węglowego i interkalowanego grafitu, Materiały Zjazdu Naukowego PTChem i SITPChem., Lublin, 25-29.09.1995, S-2, P-4.
• [26] Buczek B., Vogt E., Begin D., Furdin G., The Apparent Density as a Measure Bum -off of Carbonaceous Adsorbents, Materiały Konferencji EUROCARBON’98, 5-9.07.1998, 311.
• [27] Buczek В., Vogt E., Nowy sposób i aparat do wyznaczania gęstości nasypowej, Inżynieria i Aparatura Chemiczna 1996, 2, 27, 17.
• [28] Czapliński A., Sorpcja dwutlenkiem węgla przy wysokich ciśnieniach na kilku węglach Dolnośląskiego Zagłębia Węglowego, Arch. Góm. 1965, 10, 239.
• [29] Vogt E., Analiza struktury porowatej drobnodyspersyjnych ciał stałych oraz metoda wyznaczania ich gęstości pozornej (praca doktorska), AGH, Kraków 1999.
• [30] Buczek B., Vogt E., Stefaniak W., Pore Volume and Apparent Density of Fine Porous Particles, Characterisation of Porous Solids IV. Studies in Surface Science and Catalysis, eds. B. McEnaney, T.J. Mays, J. Rouquerol, F. Rodriguez-Reinoso, K.S.W. Sing, K.K. Unger, The Royal Society of Chemistry, 1998, 543.