Modele teoretyczne obszaru powierzchni i rozkładu porów jako narzędzie analizy danych równowagowych niskociśnieniowej adsorpcji CO2 na adsorbentach węglowych

• Autorzy: Pajdak A.

Warianty tytułu

EN

Theoretical models of the surface area and the distribution of the pores as a tool of analysing the equilibrium data of a low-pressure CO2 adsorption on carbon adsorbents

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki analizy niskociśnieniowej adsorpcji gazowej węgli pochodzących z 13 kopalń węgla kamiennego rozmieszczonych na terenie Polski i Czech. Pomiary polegały na określeniu pojemności sorpcyjnej względem ditlenku węgla (CO2) w temperaturze 258K (–15°C) w zakresie ciśnienia absolutnego od 0 bar do 1 bar, która stała się punktem wyjścia do scharakteryzowania tekstury porowatej tych materiałów przy wykorzystaniu modeli teoretycznych obszaru powierzchni Langmuir i BET (Brunauera-Emmeta-Tellera) oraz klasycznych modeli rozkładu mikroporów HK (Horvath-Kawazoe) i DA (Dubinin-Astakhov). Określono powierzchnię właściwą, której wartości zawierały się w zakresie 94-152 m²/g (Langmuir) i zmieniały się proporcjonalnie do zawartości witrynitu w poszczególnych próbkach węglowych. Średnia szerokość porów wszystkich badanych próbek wyniosła 0,69-0,74 nm, natomiast maksymalna objętość ich porów od 26,4 ·10^-3 cm3/g do 48,1·10^-3 cm3/g. Z uwagi na specyfi kę energetyczną przestrzeni sorpcyjnej określono charakterystyczną energię adsorpcji, która wykazała najwyższe wartości (22,4 kJ/mol) w węglu o najmniejszej średniej szerokości porów, przy założeniu ich szczelinowego kształtu.

EN

This article presents effects of low-pressure gas adsorption analysis of coal coming from 13 coal mines on the territory of Poland and The Czech Republic. The measurements consisted in specifying the sorption capacity against carbon dioxide (CO2) in the temperature of 258K (–15°C) and in the absolute pressure range from 0 bar to 1 bar, which became the starting point to characterise the pore structure of those materials using BET method and Langmuir theoretical models of the surface area as well as classical models of the micropore distribution of Horvath–Kawazoe (HK) and Dubinina-Astachowa (DA). The values of the specifi ed surface area ranged between 94 m2/g and 152 m²/g (Langmuir) and varied proportionally to the content of vitrinite in particular coal samples. The average pore size of all the tested samples was 0,69-0,74 nm and the maximum size of the pores was from 26,4 ·10^-3 cm3/g to 48,1·10^-3 cm3/g. Due to the energetic specifi city of the sorption area the characteristic energy of adsorption was determined. It reached the highest values (22,4 kJ/mol) in the coal of slit-shaped pores and the smallest average pore size.

Słowa kluczowe

PL

węgiel; sorpcja; tekstura porowata

EN

coal; sorption; pore structure

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 17, no. 3-4
• Strony: 99--105
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Pajdak A.

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

Bibliografia

• Brunauer S., 1945: Physical Adsorption. Princeton University Press, Princeton.
• Czapliński A. (praca zbiorowa), 1994: Węgiel Kamienny. Wydawnictwa AGH, Kraków
• Dubinin M.M., 1975: Adsorpcja i porowatość. Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa
• Horvath G., Kawazoe K., 1983: Method for the calculation of the effective pore size distribution in molecular sieve carbon. Journal Chemical Engineering, Japan, 16
• IUPAC, 1994: Physical Chemistry Division Commission On Colloid And Surface Chemistry Subcommittee on Characterization of Porous Solids. Recommendations For The Characterization Of Porous Solids (Technical Report). Pure and Applied Chemistry, 66, 8
• Klinik, 2000: Tekstura porowatych ciał stałych. Wydawnictwo ‘jak”, AGH, Kraków
• Kreiner K., Żyła M., 2006: Binarny charakter powierzchni węgla kamiennego. Górnictwo i Geoinżynieria, 30, 2
• Pajdak A., Skoczylas N., 2014: Porównanie powierzchni właściwej i rozmiaru porów węgla metodami sorpcyjnymi w różnych temperaturach. Prace IMG PAN, 3-4
• Wójcik M., 1999: Zastosowanie modeli sorpcyjnych do analizy właściwości powierzchniowych węgli kamiennych. Praca doktorska, Biblioteka AGH
• Żyła M., Cygankiewicz J., Dudzińska A., 2005: Sorpcja azotu i ditlenku węgla na kilkunastu próbkach węgla kamiennego o wzrastającej ilości pierwiastka węgla w strukturze. Archiwum Górnictwa 50, 4