Fizykochemiczna charakterystyka chemicznie modyfikowanych węgli aktywnych

• Autorzy: Repelewicz. M. , Choma J.

Warianty tytułu

EN

Physicochemical characterization of chemically modified active carbons

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przemysłowy węgiel aktywny WG-15, wyprodukowany w firmie GryfSkand w Hajnówce, poddano chemicznej modyfikacji polegającej na działaniu wrzącej wody, 1 M roztworu kwasu solnego lub roztworu (1:1) kwasu azotowego(V). Jak przewidywano, wodna i kwasowa modyfikacja zmniejszyła zawartość substancji mineralnych (popiołu) w badanych próbkach węgli aktywnych. Wyznaczono niskotemperaturowe (77 K) izotermy adsorpcji azotu na węglach aktywnych oraz określono zawartość powierzchniowych, tlenowych, grup funkcyjnych za pomocą metody Boehma oraz pomiarów termograwimetrycznych. Izotermy adsorpcji azotu wykorzystano następnie do charakterystyki strukturalnych i powierzchniowych właściwości węgli aktywnych. W tym celu wykorzystano metodę BET i metodę s, w połączeniu z metodą BJH służącą do wyznaczania funkcji rozkładu objętości porów. Wartości parametrów struktury porowatej, takich jak całkowita powierzchnia właściwa, objętość mikroporów, całkowita objętość porów, powierzchnia właściwa mezoporów i funkcja rozkładu objętości porów, wskazują na istotne zróżnicowanie zmodyfikowanych węgli aktywnych. Ponadto stwierdzono wzrost zawartości powierzchniowych, tlenowych, kwasowych grup funkcyjnych od 0,66 mmol/g w wypadku węgla niemodyfikowanego do 11,26 mmol/g w wypadku węgla zmodyfikowanego kwasem azotowym(V), podczas gdy zawartość powierzchniowych, tlenowych, grup zasadowych zmalała odpowiednio od 2,34 mmol/g do 0,06 mmol/g. Jest to dowodem na to, że zarówno proces wodnej jak i kwasowej modyfikacji węgli aktywnych ma istotny wpływ na ich właściwości adsorpcyjne.

EN

Commercial active carbon marked WG-15 by GryfSkand at Hajnówka, Poland, was made subject to chemical modification involving treatment in hot distilled water, and 1 M hydrochloric acid or nitric(V) acid (at a ratio of 1:1). As expected, the water and acid modification reduced the ash content in the active carbons samples studied of. For all the active carbons, determined were the low-temperature (77 K) nitrogen adsorption isotherms and concentration of oxygen surface functional groups using both Boehm and thermogravimetric methods. The nitrogen adsorption isotherms were used to characterize the structural and surface properties of the active carbons. For this purpose, use was made of the BET and s-plot methods in combination with the pore volume distribution function evaluated by the BJH method. The parameters of the porous structure (total surface area, micropore volume, total pore volume, mesopore surface area and pore volume distribution functions) are indicative of a significant diversity of the modified active carbons. The total concentration of acidic oxygen surface functional groups was found to go up from 0.66 mmol/g for unmodified carbon to 11.26 mmol/g for carbon modified with nitric acid(V); the total concentration of basic oxygen functional groups going down from 2.34 mmol/g to 0.06 mmol/g for the said carbons, respectively. The study showed that the modification of active carbons with water and acid can have a positive influence on their adsoption properties.

Słowa kluczowe

PL

węgiel aktywny; modyfikacja chemiczna; tlenowe grupy funkcyjne; charakterystyka strukturalna; właściwości powierzchniowe

EN

active carbon; chemical modification; oxygen surface functional group; structural and surface properties

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2006
• Tom: R. 28, nr 3
• Strony: 3--8
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz.

Twórcy

autor

Repelewicz. M.

autor

Choma J.

• Akademia Świętokrzyska, Instytut Chemii, ul. Chęcińska 5, 25-020 Kielce,

Bibliografia

• 1. H. JANKOWSKA, A. ŚWIĄTKOWSKI, J. CHOMA: Active Carbon. Ellis Horwood Ltd., Chichester 1991.
• 2. H. MARSH, E.A. HEINTZ, F. RODRIGUES-REINOSO [Eds.]: Introduction to Carbon Technologies. University of Alicante, Alicante 1997.
• 3. A. DĄBROWSKI [Ed.]: Adsorption and its Application in Industry and Environmental Protection. Elsevier, Amsterdam 1999.
• 4. T.J. BANDOSZ [Ed.]: Activated Carbon Surfaces in Environmental Remediation. Elsevier, New York 2006.
• 5. J.M. MONTGOMERY: Water Treatment, Principles & Design. John Wiley & Sons, New York 1985.
• 6. H.P. BOEHM: Surface oxides on carbon and their analysis: a critical assessment. Carbon, 2002, Vol. 40, pp. 145-149.
• 7. S.J. GREGG, K.S.W. SING: Adsorption, surface area and porosity. Academic Press, London 1991.
• 8. J. CHOMA, M. JARONIEC, E.A. USTINOV: Adsorpcyjna charakterystyka węgli aktywnych o bardzo dobrze rozwiniętej porowatości. Ochrona Środowiska, 2004, nr 4, ss. 3-7.
• 9. M. KRUK, M. JARONIEC, K.P. GADKAREE: Nitrogen adsorption studies of novel synthetic active carbons. Joumal Colloid Interface Sd., 1997, Vol. 192, pp. 250-256.
• 10. E.P. BARRETT, L.G. JOYNER, P.P. HALENDA: The determination of pore volume and area distributions in porous substances. 1. Computations from nitrogen isotherms. Journal Am. Chem. Soc., 1951, Vol. 73, pp. 373-380.
• 11. J. CHOMA, M. JARONIEC, M. KLaSKE: Improved pore-size analysis of carbonaceous adsorbents. Adsorption Sci. & Technol., 2002, Vol. 20, pp. 307-315.