Charaktersytyka nanoporowatych węgli aktywnych za pomocą izoterm adsorpcji z fazy gazowej

• Autorzy: Choma J. , Zawiślak A.

Warianty tytułu

EN

Characterization of nanoporous active carbons by using gas adsorption isotherms

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Dla trzech przemysłowych węgli aktywnych wyznaczono metodą objętościową niskotemperaturowe (77 K) izotermy adsorpcji-desorpcji azotu w szerokim przedziale ciśnień względnych (od ok. 10-6 do ok. 1,0). Izotermy te wykorzystano do charakterystyki właściwości strukturalnych i powierzchniowych węgli aktywnych o bardzo dobrze rozwiniętej porowatości. W tym celu wykorzystano metodę BET i αs w kombinacji z zaawansowanymi numerycznymi metodami opartymi na teorii funkcjonału gęstości i funkcji rozkładu potencjału adsorpcyjnego. Do analizy izoterm adsorpcji z fazy gazowej zastosowano równania izoterm adsorpcji Dubinina-Stoeckli oraz Jarońca-Chomy. przydatne do opisu niejednorodnych mikroporowatych węgli aktywnych. Taka kombinacja dobrze znanych metod wraz z metodami nowymi dostarcza ilościowych informacji dotyczących mikro- i mezoporowatości badanych węgli aktywnych. Takie parametry struktury porowatej, jak: powierzchnia właściwa BET, całkowita powierzchnia właściwa, objętość mikroporów. powierzchnia właściwa mezoporów i całkowita objętość porów, ale również funkcje rozkładu objętości porów i rozkładu potencjału adsorpcyjnego wskazują na istotne zróżnicowanie badanych węgli aktywnych. O ile węgiel aktywny NP5 jest mikroporowaty, o tyle węgle WY-A900 i BAX 1500 są mikro-mezoporowate, wszystkie z bardzo silnie rozwiniętą porowatością.

EN

Nanoporous carbons are very popular materials in science and technology. They have been widely used as adsorbents, chromatographic packings, supports, catalysts as well as ma-terials for gas storage, electrodes and electric double layer capacitors. Adsorption application of nanoporous carbons involves such processes as purification of air, water, industrial gases, solvent recovery, separation of gas and liquid mixtures. The aim of this paper is to provide a short overview of the methodology for characterization of nanoporous carbons by using gas adsorption isotherms. In addition, a consistent thermodynamic approach is presented to study the structural and energetic heterogeneity of adsorbents. In this approach the adsorption potential distribution, which provides information about changes in the Gibbs free energy for a given system, is a key thermodynamic function. Low temperature nitrogen adsorption-desorption isotherms at 77 K were measured by a volumetric method for three commercial active carbons in the entire range of relative pressures (from about 10-6 to about 1.0). These isotherms were used to characterize the structural and surface properties of active carbons of well developed porosity. For this purpose use of the BET and αs-plot methods in combination with advanced numerical methods based on the density functional theory calculations and adsorption potential distribution functions. The Dubinin-Stoeckli and Jaroniec-Choma equations for heterogeneous microporous carbons, are considered for the analysis of gas adsorption isotherms. The combination of well-known methods with a new ones allows for the quantitative estimation of micro- and mesoporosity of the active carbons studied. The parameters of the porous structure such as the BET surface area. Total surface area, micropore volume, mesopore surface area, and total pore volume as well as pore size and adsorption potential distributions, indicate a significant diifferation of the active carbons studied. While the active carbon NP5 is microporous, WV-A900 and BAX 1500 are micro-mesoporous carbons of highly developed porosity.

Słowa kluczowe

PL

węgle aktywne; adsorpcja z fazy gazowej; charakterystyka porowatości

EN

active carbons; gas phase adsorption; characterization of porosity

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2006
• Tom: T. 9, nr 1
• Strony: 37--48
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz.

Twórcy

autor

Choma J.

autor

Zawiślak A.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Instytut Chemii, ul. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

Bibliografia

• [1] Jaromec M., Choma J., Characterization of nanoporous carbons by using gas adsorption isotherms, (w:) Activated carbon surfaces in environmental remadiation. ed. TJ. Bandosz, Academic Press. New York 2006. 107-158.
• [2] Sing K.S.W., Everett D.H., Haul R.A.W., Moscou L., Pierotti R.A., Rouquerol J., Siemieniewska T., Reporting physisorption data for gas/solid systems with special reference to the determination of surface area and porosity. Pure Appl.Chem. 1985, 57, 603-619.
• [3] Choma J., Charakterystyka energetycznej i strukturalnej niejednorodności węgli aktywnych metodą termodynamiczną, Mat. Konf. Węgiel aktywny w ochronie środowiska i w przemyśle. Wyd. Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2004, 9-22.
• [4] Dubinin M.M., Stoeckli H.F., Homogeneous and heterogeneous microporous structures in carbonaceous adsorbents, J. Collid Interface Sci. 1980, 75, 34-42.
• [5] Jaroniec M., Lu X., Madey R., Choma J., Evaluation of structural heterogeneities and surface irregularities of microporous solids. Mater. Chem. Phys. 1990, 26, 87-97.