Adsorpcja pary wodnej na modyfikowanych węglach aktywnych

• Autorzy: Klinik J. , Choma J. , Jaroniec M.

Warianty tytułu

EN

Water vapour adsorption on modified active carbons

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przeprowadzono modyfikacje węgla aktywnego w celu poprawy jego hydrofilowych właściwości. Handlowy węgiel aktywny typu N poddano utlenianiu za pomocą stężonego kwasu azotowego, nasycaniu roztworem mocznika i wygrzewaniu w wysokiej temperaturze oraz wygrzewaniu w wysokiej temperaturze w atmosferze amoniaku i argonu. Właściwości adsorpcyjne modyfikowanych węgli aktywnych charakteryzowano na podstawie izoterm adsorpcji pary wodnej zmierzonych w temperaturze 25°C. Te izotermy opisano za pomocą równania Dubinina-Astachova z trzema parametrami: a₀ - graniczną wartością adsorpcji, E₀ - charakterystyczną energia adsorpcji i n - parametrem charakteryzującym funkcję rozkładu potencjału adsorpcyjnego. Stwierdzono, że zaproponowane modyfikacje znacząco poprawiają właściwości hydrofilowe badanego węgla aktywnego, co odzwierciedla się w zwiększeniu ilości adsorbowanej wody. Właściwości adsorpcyjne węgla aktywnego N modyfikowanego za pomocą stężonego kwasu azotowego i wygrzewanego w atmosferze amoniaku w temperaturze 800°C są lepsze o blisko 80% w stosunku do wyjściowego węgla. Potwierdzono również przydatność równania Dubinina-Astachova do opisu doświadczalnych izoterm adsorpcji pary wodnej na węglach aktywnych o zróżnicowanych właściwościach powierzchni i struktury porowatej.

EN

Modification of active carbon was performed in order to improve its hydrophilic properties. Commercial active carbon N was subjected to oxidation with concentrated nitric acid, immersed with urea solution and heated at high temperature, or heated at high temperature in ammonia and argon. Adsorption properties of modified active carbons were characterized on the basis of water vapour adsorption isotherms measured at 25°C. These isotherms were analyzed by means of Dubinin-Astakhov equation having three parameters: a₀ - maximum adsorption, E₀ - characteristic adsorption energy, and n - parameter characterizing the shape of adsorption potential distribution. It is shown that the modification recipes used improved hydrophilic properties of the active carbon studied, which is reflected by enhanced adsorption of water vapour. Adsorption properties of carbon N modified with concentrated nitric acid and heated in ammonia at a temperature of 800°C are better of about 80% in relation to unmodified carbon. Also, it was shown that Dubinin-Astakhov equation represents well adsorption isotherms of water vapour on active carbons of differentiated surface and structural properties.

Słowa kluczowe

PL

modyfikacja chemiczna węgli aktywnych; adsorpcja pary wodnej; równanie Dubinina-Astachova

EN

chemical modification of active carbons; water vapour adsorption; Dubinin-Astakhov equation

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 58, nr 3
• Strony: 57--73
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., tab.

Twórcy

autor

Klinik J.

autor

Choma J.

autor

Jaroniec M.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Energetyki i Paliw, 30-059 Kraków, Al. Mickiewicza 30

Bibliografia

• [1] H. Jankowska, A. Świątkowski, J. Choma, Active Carbon, Ellis Horwood, Chichester, 1991.
• [2] Yu. I. Tarasewicz, S. V. Bondarenko, A. I. Zhukova, Interaction of water and methanol molecules with the surface of carbonaceous materials according to gas chromatographic data, Theoretical and Experimental Chem., 40, 2, 2004, 125-129.
• [3] S. J. Gregg, K. S. W. Sing, Adsorption, Surface Area and Porosity, 2nd ed., Academic Press, New York, 1982.
• [4] M. M. Dubinin, Microporous structures of carbonaceous adsorbents, Carbon, 20, 1982, 195-200.
• [5] M. M. Dubinin, Microporous structures and adsorption properties of carbonaceous adsorbents, Carbon, 21, 1983, 359-366.
• [6] S. Brunauer, L. S. Deming, W. S. Deming, E. Teller, On the theory of the van der Waals adsorption gases, J. Am. Chem. Soc., 62, 1940, 1723-1732.
• [7] M. M. Dubinin, Water vapor adsorption and the microporous structures of carbonaceous adsorbents, Carbon, 18, 1980, 355-364.
• [8] S. S. Barton, M. J. B. Evans, J. Holland, J. E. Koresh, Water and cyclohexane vapor adsorption on oxidized porous carbon, Carbon, 22, 1987, 265-272.
• [9] M. J. B. Evans, The adsorption of water by oxidized microporous carbon, Carbon, 25, 1987, 81-83.
• [10] S. S. Barton, M. J. B. Evans, J. A. F. MacDonald, The influence of surface modification of BPL carbons on aging, Carbon, 34, 1996, 975-982.
• [11] R. Tsunoda, T. Ozawa, J. Ando, Ozone treatment of coal and coffee grounds based active carbons: water vapor adsorption and surface fractal micropores, J. Colloid Interface Sci., 205, 1988, 265-270.
• [12] F. Stoeckli, L. Currit, A. Laederach, T. A. Centeno, Water adsorption in carbons described by the Dubinin-Astakhov and Dubinin-Serpinsky equations, J. Chem. Soc. Faraday Trans., 90, 1994, 3689-3691.
• [13] O. Kadlec, M. M. Dubinin, Limits of applicability of the mechanism of capillary condensation, J. Colloid Interface Sci., 31, 1969, 479-489.
• [14] T. Bandosz, J. Jagiełło, A. Schwarz, A. Krzyżanowski, Effect of surface chemistry on sorption of water and methanol on activated carbons, Langmuir, 12, 1996, 6480-6486.
• [15] R. Tsunoda, Adsorption of water vapor on active carbon preadsorbed with methanol and benzene, J. Colloid Interface Sci., 188, 1997, 224-228.
• [16] A. Garsuch, O. Klepel, Synthesis of ordered carbon replicas by using Y-zeolite as template in a batch reactor, Carbon, 43, 2005, 2330-2337.
• [17] J. Lahaye, G. Nanse, A. Bagreev, V. Strelko, Porous structure and surface chemistry of nitrogen containing carbons from polymers, Carbon, 37, 1999, 585-590.
• [18] A. Garsuch, R. R. Sattler, S. Witt, O. Klepel, Adsorption properties of various carbon materials prepared by template synthesis route, Micropor. Mesopor. Mater., 89, 2006, 164-169.
• [19] F. H. Gorgulho, F. Gonsalves, M. F. R. Pereira, J. L. Figueiredo, Synthesis and characterization of nitrogen doped xerogels, Carbon, 47, 2009, 2032-2039.
• [20] F. Stoeckli, Dubinin's theory and its contribution to adsorption science, Russian Chem. Bulletin, 50, 2001, 2265-2272.
• [21] F. Stoeckli, T. Jakubov, A. Lavanchy, Water adsorption in active carbons described by Dubinin-Astakhov equation, J. Chem. Soc., Faraday Trans., 90, 1994, 783-786.
• [22] M. M. Dubinin, Fundamentals of the theory of adsorption in micropores of carbon adsorbents: Characteristics of their adsorption properties and microporous structures, Carbon, 27, 1989, 457-467.
• [23] A. M. Slasli, M. Jorge, F. Stoeckli, N. A. Seaton, Water adsorption by activated carbons in relation to their microporous structure, Carbon, 41, 2003, 479-486.
• [24] F. Stoeckli, Recent developments in Dubinin's theory, Carbon, 36, 1998, 363-368.
• [25] S. A. Dastgheib, T. Karanfil, The effect of the physical and chemical characteristics energy and affinity coefficient of Dubinin equation, J. Colloid Interface Sci., 292, 2005, 312-321.
• [26] J. Choma, M. Jaroniec, Analysis of adsorption isotherms of water vapor on unmodified and strongly oxidized active carbons, Biul. WAT, 47, 708, 1998, 17-31.