Analiza izoterm adsorpcji pary wodnej na węglu aktywnym

• Autorzy: Czepirski L. , Komorowska-Czepirska E. , Rumian M.

Warianty tytułu

EN

Analysis of water vapour isotherms on active carbons

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Fizyczna adsorpcja gazów i par jest techniką szeroko stosowaną w charakteryzowaniu porowatości ciał stałych. Para wodna z uwagi na swoje właściwości oraz łatwość wykorzystania w eksperymencie ma duże potencjalne znaczenie jako adsorbat. W zastosowaniu do węgla aktywnego pozwala np. na określanie ilości pierwotnych i wtórnych centrów adsorpcyjnych jako miary oddziaływań dyspersyjnych pomiędzy kompleksami tlenowymi na powierzchni adsorbentu a adsorbowanymi cząsteczkami. W pracy przeanalizowano różne sposoby opisu izoterm adsorpcji pary wodnej na adsorbentach węglowych i przeprowadzono ich weryfikację z danymi doświadczalnymi dla różnych typów węgla aktywnego. Zastosowane do analizy izoterm adsorpcji pary wodnej na węglu aktywnym równania Dubinina i Sierpińskiego oraz modyfikacja wprowadzona przez Bartona w ograniczonym stopniu pozwalają charakteryzować układ adsorbent węglowy-para wodna. Najbardziej przydatne okazuje się równanie Talu-Meuniera, dające możliwość opisu izoterm w całym badanym zakresie ciśnień względnych.

EN

Physical adsorption of gases and vapours is the most widely used technique to characterize the porous structure of solids. Water vapour, due to the easier experimental and the characteristics of molecule itself, has a great potential use as an adsorptive. The adsorption of water vapour by carbonaceous adsorbets is higly specific, being dependent on surface chemistry and porous structure. Most of the studies on the adsorption of water by microporous carbons remark the main role of surface groups. Depending on the amount of these groups, water adsorption in carbons starts at lower or higher relative pressures. Another studies indicate that the adsorption of water occurs via formation of clusters on oxygenated sites, which emphasise the predominant role that the surface groups have on the water adsorption mechanism. Although several theories have been proposed to describe the adsorption isotherm of water on active carbon, but none of them could satisfactorily be used for all types of active carbon and in different ranges of relative pressure. The adsorption of water vapour on microporous carbons, derived from the carbonization and activation of hard coal and next oxidized in liquid and gaseous phase, has been studied. The adsorption characteristics of water vapour on the active carbons were investigated at 298 K over the relative pressure range up to 0.95 in a static volumetric apparatus of adsorption microburettes type. Experimental adsorption isotherms are of the type V according to the IUPAC classification with the inflection point characteristic for formation of clusters via H-bonding. The equations of adsorption of water vapour by active carbon proposed by Dubinin and Serpinski (DS-2 and DS3), Barton et al., as well as Talu and Meunier were analysed in this study. Dubinin-Serpinski and Barton approach is not thermodynamically consistent at low relative pressures and the application of it has been successful in limited range for only certain systems. Talu-Meunier three parameter (Henry's constant, saturation capacity, and reaction constant for cluster formation in micropores) model seems to be the most applicable to analysis of mechanism of water adsorption in porous carbons.

Słowa kluczowe

PL

węgiel aktywny; adsorpcja; para wodna; izoterma adsorpcji

EN

active carbon; water vapour adsorption; adsorption isotherms

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2002
• Tom: T. 5, nr 2
• Strony: 107--115
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Czepirski L.

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

autor

Komorowska-Czepirska E.

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

autor

Rumian M.

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

Bibliografia

• [1] Brennan J.K., BandoszT.J., Thompson K.T., Gubbins K.E., Water in porous carbons, Colloids Surf. 2001, A 187-188, 539-568.
• [2] Dubinin M.M., Water vapor adsorption and the microporous structures of carbonaceous adsorbents, Carbon 1980, 18, 355-364.
• [3] Dubinin M.M., Serpinski V.V., Isotherm equation for water vapor adsorption by microporous carbonaceous adsorbents, Carbon 1981, 19, 402-403.
• [4] Barton S.S., Evans M.J.B., Me Donald J.A.F., The adsorption of water vapor by porous carbons, Carbon 1991,29, 1099-1105.
• [5] Terzyk A.P., Gauden P.A., Rychlicki G., Energetics of water adsorption and immersion on carbons, Colloids Surf. 1999, A 148,271-281.
• [6] Talu O., Meunier F., Adsorption of associating molecules in micropores and application to water on carbon, AIChE J. 1996,42, 809 - 819.
• [7] Do D.D., Do H.D., A model for water adsorption in activated carbon, Carbon 2000, 38, 767-773.
• [8] Neitsch M., Heschel W., Suckow M., Water vapour adsorption by activated carbon: a modification to the isotherm model of Do and Do, Carbon 2001, 39, 1421-1422.
• [9] Choma J., Jaroniec M., Burakiewicz-Mortka W., Zastosowanie metody as do opisu adsorpcji wody na niemodyfikowanych i utlenionych adsorbentach węglowych, Mat. Konf. nt. Węgiel aktywny w ochronie środowiska, Wyd. Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 1998, 93-100.
• [10] Jankowska H., Świątkowski A., Choma J., Węgiel aktywny, WNT, Warszawa 1985.
• [11] IUPAC Recommendations, Pure Appl. Chem. 1994, 66, 1739.