Przegląd metod i narzędzi pomiarowych do badań właściwości sorpcyjnych ośrodków porowatych

• Autorzy: Anioł Łukasz

Warianty tytułu

EN

Review of measurement methods and tools for testing the sorption properties of porof porous media

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono przegląd metod i narzędzi pomiarowych do określania właściwości sorpcyjnych ośrodków porowatych. Skoncentrowano się na opisie metod badawczych oraz zaprezentowano przegląd aparatury dostępnej w Instytucie Mechaniki Górotworu PAN, którą dotychczas wykorzystano w prowadzonych badaniach na przestrzeni lat. Metody pomiarowe sorpcji dzieli się na wolumetryczne, grawimetryczne oraz przepływowe. W Pracowni Mikromerytyki nadal rozwijane są nowe metody i narzędzia do badań sorpcji selektywnej, w kontekście wychwytu gazów cieplarnianych.

EN

The article presents an overview of methods and measurement tools for determining the sorption properties of porous media. It focuses on the description of test methods and presents an overview of the apparatus available at the Strata Research Mechanics Institute of the Polish Academy of Sciences, which has been used so far in research over the years. Sorption measurement methods are divided into volumetric, gravimetric and flow. The Micromeritics Laboratory continues to develop new methods and tools for selective sorption research in the context of greenhouse gas capture.

Słowa kluczowe

PL

sorpcja gazów; CO2; CH4; metoda wolumetryczna; metoda grawimetryczna; metoda przepływowa

EN

gas sorption; CO2; CH4; volumetric method; gravimetric method; flow method

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN
• Rocznik: 2023
• Tom: T. 25, nr 1-4
• Strony: 59--69
• Opis fizyczny: Bibliogr. 42 poz.

Twórcy

autor

Anioł Łukasz

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN, ul. Reymonta 27, 30-059 Kraków

• https://orcid.org/0000-0001-9679-4527

Bibliografia

• [1] Kudasik M.: Przegląd laboratoryjnych metod i narzędzi pomiarowych układu węgiel-metan. Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN Tom 17, nr 1-2, czerwiec 2015, s. 87-93.
• [2] Pillalamarry M., Harpalani S., Liu S.: Gas Diffusion behavior of coal and its impact on production from coalbed methane reservoirs. International Journal of Coal Geology, Vol. 86, 2011, Pages 342-348.
• [3] Kudasik M.: Sorpcjomat krokowy – nowatorska aparatura do pomiarów sorpcyjnych w warunkach stałego ciśnienia gazu. Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN, Tom 14, nr 1-4, 2012, s. 33-43.
• [4] Ryszka M., Sporysz G.: Weryfikacja bezpośredniej metody oznaczania metanonośności pokładów węgla stosowanej w polskim górnictwie węgla kamiennego. Część I – przegląd metod oznaczania metanonośności węgla. Bezpieczeństwo Pracy i Ochrona Środowiska w Górnictwie, Wyższy Urząd Górniczy, nr 8, 2008, 3-8.
• [5] Kudasik M., Skoczylas N., Topolnicki J., Wierzbicki M.: Wyznaczanie efektywnego współczynnika dyfuzji za pomocą nowatorskiego układu do pomiarów akumulacji i uwalniania gazów z próbek węglowych. Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN, Tom 13, nr 1-4, 2011, s. 37-44.
• [6] Skoczylas N.: Determining the gas permeability coeffi cient of a porous medium by means of the bubble-counting f ow meter. Measurement Science and Technology, Vol. 26, 2015, 085004.
• [7] Kudasik M., Topolnicki J.: Masowy przepływomierz kapilarny do badań kinetyki uwalniania zasorbowanego gazu. Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN, Tom 12, nr 1-4, 2010, s. 27-33.
• [8] Pajdak A., Skoczylas N.: Porównanie powierzchni właściwej i rozmiaru porów węgla metodami sorpcyjnymi w różnych temperaturach. Prace IMG PAN, 16, 3-4, 2014, 85-92.
• [9] Pajdak A.: Modele teoretyczne obszaru powierzchni i rozkładu porów jako narzędzie analizy danych równowagowych niskociśnieniowej adsorpcji CO2 na adsorbentach węglowych. Prace IMG PAN, 16, 3-4, 2015, 99-105.
• [10] Pajdak A.: Parameters of N2 and CO2 adsorption onto coal at various temperatures. In Proceedings of the 18th International Multidisciplinary Scientific Geoconference SGEM, Albena, Bulgaria, July 2018, pp. 633-640.
• [11] Walawska B., Pajdak A.: Wpływ czynnika czasu na zmiany tekstury porowatej modyfikowanych sorbentów wapniowych. Przemysł Chemiczny, 95/6, 2016, 1181-1185.
• [12] Pajdak A., Kudasik M.: Wybrane właściwości strukturalne dolomitu z kopalń rud miedzi. Prace IMG PAN tom 18, nr 3, 2016, 3-9.
• [13] Pajdak A., Godyń K., Kudasik M., Murzyn T.: The use of selected research methods to describe the pore space of dolomite from copper ore mine. Poland, Environmental Earth Sciences 2017, 76, 389.
• [14] Pajdak A., Kudasik M. Structural and textural characteristic of selected copper-bearing rocks as one of the elements aiding in the assessment of gasogeodynamic hazard. Studia Geotechnica et Mechanica vol. 39, no. 2, 2017, 51-59.
• [15] Kudasik M., Pajdak A., Skoczylas N.: The validation process of the method of balancing gas contained in the pore space of rocks via rock comminution. Archives of mining sciences 63, 2018, 4, 989-1005.
• [16] Kozieł K., Pajdak A.: Ocena parametrów strukturalnych dolomitów z kopalni rud miedzi przy wykorzystaniu metod densymetrycznych i porozymetrycznych. Prace IMG PAN tom 20, nr 4, 2018, 45-55.
• [17] Pajdak A., Kudasik M., Skoczylas N., Wierzbicki M., Teixeira Palla Braga L.: Studies on the competitive sorption of CO2 and CH4 on hard coal. International Journal of Greenhouse Gas Control 90, 2019, 102789.
• [18] Pajdak A., Skoczylas N., Dębski A., Grzegorek J., Maziarz W., Kudasik M.: CO2 and CH4 sorption on carbon nanomaterials and coals – Comparative characteristics. Journal of Natural Gas Science and Engineering 72 (2019) 103003.
• [19] Skoczylas N., Kudasik M., Pajdak A., Teixeira Palla Braga Letícia, Study of CO2/CH4 exchange sorption in coal under confining pressure conditions. International Journal of Greenhouse Gas Control 124 (2023) 103845.
• [20] Pajdak A., Szymanek A., Lutyński M., Sakiewicz P., Skoczylas N.: Sorption of CO2 and CH4 on raw and calcined halloysite – structural and pore characterization study. Materials 2020, 13(4), 917.
• [21] Kudasik M., Anioł Ł., Gajda A., Pajdak A.: Infuence of confining pressure on permeability and structural properties of selected sedimentary, igneous, and metamorphic rocks. Bulletin of Engineering Geology and the Environment (2023a) 82, 455.
• [22] Kudasik M., Skoczylas N., Pajdak A.: The repeatability of sorption processes occurring in the coal-methane system during multiple measurement series. Energies 2017b, 10, 5, 661.
• [23] Pajdak A., Skoczylas N.: Właściwości sorpcyjne wybranych silikonów względem CO2. Prace IMG PAN tom 19, nr 4, 2017, 45-55.
• [24] Wierzbicki M., Pajdak A., Baran P., Zarębska K.: Isosteric heat of sorption of methane on selected hard coals. Przemysł Chemiczny 2019, 98/4, 625-629.
• [25] Pajdak A., Skoczylas N.: Porównanie kinetyki sorpcji wodoru w stopie metalicznym LaNi5 i wielościennych nanorurkach węglowych. Przemysł Chemiczny 97/6, 2018, 959-962.
• [26] Skoczylas N., Pajdak A., Kudasik M., Braga L. CH4 and CO2 sorption and diffusion carried out in various temperatures on hard coal samples of various degrees of coalification. Journal of Natural Gas Science and Engineering 2020, 81, 103449.
• [27] Przemysław J. Jodłowski, Grzegorz Kurowski, Norbert Skoczylas, Anna Pajdak, Mateusz Kudasik, Roman J. Jędrzejczyk, Łukasz Kuterasiński, Piotr Jeleń, Maciej Sitarz, Ang Li, Michał Mazur: Silver and copper modified zeolite imidazole frameworks as sustainable methane storage systems. Journal of Cleaner Production 352 (2022), 131638.
• [28] Topolnicki J., Kudasik M., Skoczylas N., Sobczyk J.: Low cost capillary f ow meter. Sensors and Actuators A: Phisical, Vol. 152, Issue 2, 18 June 2009, Pages 146-150.
• [29] Patent: P.240486: Urządzenie do pomiarów sorpcyjnych w warunkach izobarycznych. Kudasik M., Topolnicki J., Data zgłoszenia: 25.02.2013.
• [30] Patent: P.224062, Sposób rejestracji przebiegu emisji gazu desorbującego i analizator emisji gazu desorbującego. Skoczylas Norbert, Data zgłoszenia: 25.04.2012.
• [31] Patent: P.402904: Wolumetryczne urządzenie do pomiarów sorpcyjnych gazu w warunkach izobarycznych. Murzyn T., Topolnicki J., Kudasik M., Data zgłoszenia: 19.09.2017.
• [32] Patent: P.241074: Urządzenie do badań procesów sorpcyjnych w warunkach izobarycznych na sorbencie poddanym obciążeniu quasi-hydrostatycznemu oraz do pomiaru wpływu tych procesów na zmiany objętości sorbentu. Kudasik M., Skoczylas N., Pajdak A., Data zgłoszenia: 29.04.2020.
• [33] Patent: P.215527: Przepływomierz kapilarny zwłaszcza do małych wydatków gazu. Topolnicki J., Kudasik M., Skoczylas N. Sobczyk J., Data zgłoszenia: 05.03.2009.
• [34] Patent: P.214336: Sposób i układ do kalibracji masowych przepływomierzy manometrycznych gazu zwłaszcza w przedziale niskich wydatków. Topolnicki J., Kudasik M., Skoczylas N. Sobczyk J., Data zgłoszenia: 05.03.2009.
• [35] Kudasik M., 2016: The manometric sorptomat – an innovative volumetric instrument for sorption measurements performed under isobaric conditions. Measurement Science and Technology 27 (3).
• [36] Kudasik M., Pajdak A., Skoczylas N., Braga L.T.P. Wpływ wilgoci na pojemność sorpcyjną węgla kamiennego względem CH4 i CO2. Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN, 21, 1-4 (2019) 83-87.
• [37] Pajdak A.: Studies on the infuence of moisture on the sorption and structural properties of hard coals. International Journal of Greenhouse Gas Control 103 (2020).
• [38] Kudasik M., Anioł Ł., Skoczylas N.: The high-pressure sorptomat – a novel apparatus for volumetric sorption studiem under isobaric high gas pressure conditions, Metrology and Measurement Systems vol. 29 (2022), no. 4.
• [39] Kudasik M.: Results of comparative sorption studies of the coal-methane system carried out by means of an original volumetric device and a reference gravimetric instrument. Adsorption – Journal of the International Adsorption Society, Vol. 23 (4), 2017, 613-626.
• [40] Skoczylas N., Pajdak A., Kozieł K. Braga L.T.P.: Methane Emission during Gas and Rock Outburst on the Basis of the Unipore Model. Energies DOI: https://doi.org/10.3390/en12101999
• [41] Kozieł K., Gajda A., Skiba M., Skoczylas N., Pajdak A.: Infuence of Grain Size and Gas Pressure on Diffusion Kinetics and CH4 Sorption Isotherm on Coal Archiwum górnictwa ISSN 0860-7001, 2024. DOI: https://doi.org/10.24425/ams.2024.149824
• [42] Kudasik M., Skoczylas N., Pajdak A.: Innovative Apparatus for Testing Filtration, Sorption and CO2/CH4 Exchange Sorption Processes Under Isobaric Conditions on Sorbent Subjected to Confining Pressure in Terms of Laboratory Tests of CO2-ECBM Technology. Sensors (Basel) 2020 Oct 15, 20 (20), 5823. DOI: https://doi.org/10.3390/s20205823.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).