Tytuł artykułu
Wybrane pełne teksty z tego czasopisma
Identyfikatory
Warianty tytułu
Structural and surface modification of active carbons
Języki publikacji
Abstrakty
Serię przemysłowych węgli aktywnych i sadz utleniano w fazie ciekłej za pomocą różnych substancji utleniających, takich jak: nadtlenek wodoru, kwas nadchlorowy i kwas azotowy. Zmiany strukturalnych właściwości węgli aktywnych wywołane procesem utleniania śledzono za pomocą niskotemperaturowych pomiarów adsorpcji azotu. Do charakterystyki tych zmian zastosowano metodę funkcji rozkładu potencjału adsorpcyjnego. Metoda ta pozwala wyznaczyć całkowitą powierzchnię właściwą, objętość mikroporów i średni wymiar mikroporów węgla aktywnego. Stwierdzono, że utlenianie węgli aktywnych za pomocą H₂O₂, HClO₄ i HNO₃ w temperaturze pokojowej nie powoduje istotnych zmian w ich strukturze porowatej. Natomiast utlenianie węgli aktywnych za pomocą HNO₃ w temperaturze wrzenia powoduje istotną degradację struktury porowatej węgli aktywnych objawiającą się średnio ok. 50% zmniejszeniem podstawowych parametrów ich struktury porowatej. Właściwości powierzchniowe oceniano na podstawie doświadczalnych izoterm adsorpcji pary wodnej w temperaturze 25 C na niemodyfikowanych i utlenionych węglach aktywnych. Stwierdzono, że proces utleniania wpływa na zmianę właściwości powierzchniowych węgli aktywnych - objawia się wzrostem adsorpcji pary wodnej. W przypadku węgli mocno utlenionych obserwujemy nawet zmianę mechanizmu adsorpcji pary wodnej w porównaniu z węglami niemodyfikowanymi i łagodnie utlenionymi. Wniosek taki potwierdzają również ilościowo parametry równań izoterm adsorpcji stosowane do opisu danych doświadczalnych. Powstające w procesie utleniania grupy tlenowe powodują zmianę mechanizmu formowania się fazy wodnej na powierzchni węgla. Odzwierciedleniem tego są zmieniające się wraz z postępującym procesem utleniania, przebiegi funkcji rozkładu potencjału adsorpcyjnego wody na powierzchni węglowej. Chemiczne zmiany zachodzące na powierzchni węglowej na skutek procesu utleniania śledzono również za pomocą spektroskopii w podczerwieni i wysokorozdzielczej termograwimetrii. Stwierdzono powstawanie na powierzchni węglowej różnych tlenowych grup funkcyjnych o zróżnicowanej trwałości termicznej. Największe zmiany właściwości powierzchniowych zaobserwowano dla węgli aktywnych i sadz utlenianych w drastycznych warunkach tj. za pomocą stężonego kwasu azotowego w temperaturze wrzenia. Stwierdzono, że efektywną metodą silnego utleniania przemysłowych węgli aktywnych jest działanie stężonym kwasem azotowym w temperaturze wrzenia. Takie utlenianie węgli aktywnych i sadz zapewnia znaczący wzrost adsorpcji wody dla niskich i średnich ciśnień względnych.
A series of commercial active carbon blacks was oxidized in the liquid phase using various oxidizers such as hydrogen peroxide, perchloric acid and nitric acid. Structural changes in active carbons caused by the oxidation process were monitored by low-pressure nitrogen adsorption measurements. These changes were characterized by a method based on the adsorption potential distribution. This method allows evaluating the total surface area, micropore volume and average pore size. It was shown that oxidation of active carbons by means of H₂O₂, HClO₄ and HNO₃ at room temperature did not cause significant changes in their porous structure. However, oxidation of active carbons by means of HNO₃ at boiling temperature caused considerable degradation of their porous structure, which is manifested by average about 50% reduction of the structural parameters. Surface properties of unmodified and oxidized carbons were evaluated on the basis of experimental adsorption isotherms of water vapor at 25 C. It was shown that the oxidation process affected their surface properties, which was manifested by increase in the amount of water vapor adsorbed. In the case of strongly oxidized carbons, even adsorption mechanism was altered in comparison to that occurring on unmodified and midly oxidized carbons. This has been confirmed quantitatively by the parameters of the isotherm equations employed to describe experimental adsorption data. The oxygen groups formed during the oxidation process cause a change in the mechanism of the water phase formation on the carbon surface. This fact is reflected by changes in the shape of the potential distributions for adsorption of water vapor on the carbon surface. Infrared spectroscopy and high-resolution thermogravimetry were used also to monitor the chemical changes occuring on the carbon surface during the oxidation process. It was shown that the various oxygen groups of differential thermal stability are formed during the oxidation process. The greatest changes in the surface properties were observed for active carbons and carbon blacks oxidized under drastic conditions, i.e., by means of concentrated HNO₃ at its boiling temperature. It was shown that a good method for strong oxidation of commercial active carbons is their oxidation in the liquid phase using concentrated HNO₃ at its boiling temperature. Such oxidation of active carbons and carbon blacks assures a significant increase in the amount of adsorbed water vapor at low and moderate relative pressures.
Czasopismo
Rocznik
Tom
Strony
5--36
Opis fizyczny
Bibliogr. 38 poz.
Twórcy
autor
autor
autor
autor
- Wojskowa Akademia Techniczna, Instytut Chemii, 00-908 Warszawa, ul. S. Kaliskiego 2
Bibliografia
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-article-BWA2-0004-0009
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.