Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Węgle aktywne ze stałej pozostałości po szybkiej pirolizie biomasy

Lorenc-Grabowska E., Rutkowski P.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2013

|

T. 16, nr 2

205--215

PL

Zbadano węgle aktywne otrzymane ze stałej pozostałości po szybkiej pirolizie biomasy celulozy (C) i trocin (T) oraz ich mieszanek z polimerami syntetycznymi: celulozy/polistyrenu (3:1) (CPS), celulozy/polipropylenu (3:1)(CPP) oraz trocin/polistyrenu (3:1) (TPS) i trocin/polipropylenu (3:1) (TPP). Węgle aktywne otrzymano na drodze aktywacji parą wodną w temperaturze 850°C do 50% ubytku masy. Węgle scharakteryzowano, opierając się na analizie technicznej, elementarnej oraz sorpcji azotu w −196°C. Dodatkowo dla wybranych węgli aktywnych przeprowadzono adsorpcję fenolu, czerwieni Kongo i witaminy B12. Adsorpcję wykonano w warunkach statycznych w temperaturze pokojowej. Wyznaczono czasy osiągania stanu równowagi oraz pojemność sorpcyjną. Wszystkie otrzymane węgle aktywne wykazały zasadowy charakter chemiczny powierzchni. Węgle otrzymane z celulozy są to typowo mikroporowate węgle aktywne, podczas gdy węgle aktywne z trocin charakteryzowały się dobrze rozwiniętą strukturą mikro- i mezoporowatą.

EN

The activated carbons (ACs) were produced from solid residue of cellulose and synthetic polymer co-pyrolysis and sawdust and polymer co-pyrolysis. The solid residues of a mixture of cellulose/polystyrene (3:1) (CPS), sawdust/polystyrene (3:1) (TPS), cellulose/polypropylene (3:1) (CPP), sawdust/polypropylene (3:1) (TPP), and only cellulose (C) only sawdust (T) have been produced in two steps pyrolysis. In the first step the sample is slowly heated up to 400°C with heating rate 3°C/minutes and next the second step is the fast pyrolysis with heating rate 100°C/second up to 900°C. The ACs have been obtained by steam activation at 850°C up to about 50% burn off. The elemental analysis of C, H, N and S was performed using a Vario III Elemental Analyzer. The oxygen content was calculated by difference. The porous texture was determined from nitrogen adsorption isotherms measured at −196°C with a NOVA 2200 (Quantachrome). For a chosen activated carbon the adsorptive properties toward phenol, Congo red, and vitamin B12 have been determined. The adsorption processes were carried out in static condition at ambient temperature. The equilibrium time and equilibrium sorption capacity were determined. All obtained ACs have basic surface characteristics. The cellulose based activated carbons are predominantly microporous whereas the sawdust based AC have well developed both micro and mesoporous structure. Activated carbon from cellulose has high adsorption capacity toward phenol whereas AC from sawdust is found to be very efficient adsorbent for the removal of Congo red and vitamin B12. Additionally, the adsorption of phenol and Congo red was enhanced by electrostatic forces that appeared between the adsorbed molecules and activated carbon surface.

2

Usuwanie fenolu na węglach aktywnych otrzymanych z paku antracenowego

Lorenc-Grabowska E., Torchała K, Machnikowski J.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2013

|

T. 16, nr 3

303--312

PL

W pracy zbadano zdolność węgla aktywnego otrzymanego z paku antracenowego do adsorpcyjnego usuwania fenolu. W celach porównawczych zastosowano również komercyjny węgiel aktywny otrzymany z łupin orzecha kokosowego. Węgle scharakteryzowano w oparciu o analizę techniczną, elementarną oraz sorpcję azotu w 77 K. Badane węgle są węglami typowo mikroporowatymi. Adsorpcję fenolu przeprowadzono w warunkach statycznych w temperaturze pokojowej. Wyznaczono czasy osiągania stanu równowagi oraz nadmiarowe izotermy adsorpcji, które scharakteryzowano w oparciu o równania Langmuira i Freundlicha. Stwierdzono, że węgle aktywne otrzymane z paku adsorbują fenol lepiej niż komercyjny węgiel aktywny. Zaobserwowano, że sorpcja w monowarstwie wyznaczona z równania Langmuira zależy od objętości porów o szerokości mniejszej niż 1,4 nm.

EN

The adsorptive properties of anthracene pitch-based powder activated carbons (AACs) towards the phenol removal have been studied. The AACs were prepared by steam or CO2 activation of the preoxidized precursor. Different methods of pitch preoxidation were used, i.e. air oxidation and wet oxidation with mixture of sulfuric/nitric acid, and sulfuric acid/peroxide. For comparison the commercial activated carbon from coconut shell has been used (OK). The studied ACs have been characterized in terms of proximate, elemental analysis and porous texture. The studied activated carbons are predominantly microporous. The AACs are almost ash free with slightly acidic surface characteristics. The OK has low ash content and slightly basic surface characteristics. The heteroatoms content N+O is comparable for AACs whereas the OK has the lowest heteroatom content. The phenol adsorption processes were carried out in static condition at ambient temperature. The equilibrium time and equilibrium sorption isotherms were determined. The equilibrium time varied from 8 to 48 hours. The Langmuir and Freundlich models were applied to interpret the data. The sorption capacity of AACs was twofold higher than the sorption capacity of the commercial OK. The correlation between the Langmuir sorption capacity and volume of pores smaller than 1.4 nm were observed.

3

Adsorpcja monopodstawionych fenoli na węglach aktywnych o zróżnicowanym charakterze chemicznym powierzchni

Lorenc-Grabowska E., Gryglewicz G.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2006

|

T. 9, nr 2

173-184

PL

W pracy zbadano wpływ charakteru chemicznego powierzchni węgla aktywnego na adsorpcję wybranych monopodstawionych fenoli. Wyjściowy węgiel aktywny CWZ 22 poddano demineralizacji, działaniu nadtlenku wodoru, amoniaku i wygrzewaniu w wysokiej temperaturze w atmosferze inertnej. Otrzymane węgle różniły się zawartością kwasowych i zasadowych grup funkcyjnych i wartością pHPZC. Procesy modyfikacji nie wpłynęły zasadniczo na strukturę porowatą węgli aktywnych. Adsorpcję 2-chlorofenolu (OCF), 4-chlorofenolu (PCF) i 4-nitrofenolu (PNF) przeprowadzono w warunkach statycznych. Czasy osiągania stanu równowagi rosły w kierunku OCF < PCF < PNF. Wyznaczone nadmiarowe izotermy adsorpcji interpretowano, opierając się na modelu Freundlicha i Langmuira. Wykazano, że do stężenia równowagowego około 125 mg/dm³ równanie Langmuira lepiej opisuje adsorpcję fenoli niż równanie Freundlicha. Węgiel aktywny po wygrzewaniu w temperaturze 800°C w atmosferze azotu charakteryzował się największą pojemnością sorpcyjną względem badanych monopodstawionych fenoli. Obróbka termiczna w podanych warunkach spowodowała wyraźny wzrost wartości pHPZC i zmniejszenie zawartości powierzchniowych tlenowych grup kwasowych.

EN

The effect of the carbon surface chemistry on the adsorption of 2-chlorophenol (OCF), 4-chlorophenol (OCP) and 4-nitrophenol (PNP) has been studied. To obtain a series of activated carbons with different content of acidic and basic functionalities and pHPZC value, the initial activated carbon CWZ 22 was subjected to the demineralization with inorganic acids (CWZ dem), the treatment with 20% hydrogen peroxide (CWZ H2O2), the treatment with ammonia at 450°C (CWZ NH3), and heat treatment in an inert atmosphere at 800°C (CWZ N2). For the obtained carbons, pHPZC ranged from 5.85 to 10.08 and increased in the following direction: CWZ H2O2 < CWZ dem < CWZ 22 < CWZ NH3 < CWZ N2. The applied treatments changed insignificantly the porous structure of the activated carbon. The adsorption process of selected monosubstituted phenols was carried out in static conditions, maintaining solution pH below pKa of a given adsorbate. The equilibrium time of adsorption process of phenols increased in the direction: OCF < PCF < PNF. For CWZ NH3 and CWZ N2 carbons the equilibrium time was the shortest whereas the longest time was required in the case of CWZ H2O2. The adsorption of phenols on the tested activated carbons proceeded relatively fast. Around 50% of the maximum sorption capacity was attained after 1 h of the process. The Langmuir and Freundlich models were applied to interpret the adsorption isotherm data. It was found that up to around 125 mg/dm³ of the equilibrium concentration, the Langmuir model better describes the adsorption system than the Freundlich equation. In this range of concentrations the extent of adsorption decreased with increasing the adsorbate solubility. For studied activated carbons, except for CWZ H2O2, the calculated surface monolayer coverage by adsorbate molecules is higher than 0.7. The obtained results suggest that the multilayer adsorption was probably responsible for a rapid increase in the adsorbed amount that was observed at higher equilibrium concentrations. The activated carbon heated under nitrogen flow at high temperature showed the highest adsorption capacity toward monosubstituted phenols. Heat treatment of initial activated carbon led to a marked increase in the pHPZC value and a decrease in the acidic groups content. The oxidation of CWZ 22 resulted in a increase in the oxygen surface functionalities and as a result, CWZ H2O2 was characterized by the lowest efficiency in the removal of phenols from aqueous solution.

4

Adsorpcja chloro- i nitrofenoli z roztworów wodnych na sferycznych węglach aktywnych

Lorenc-Grabowska E., Gryglewicz G.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2002

|

T. 5, nr 2

125-136

PL

Zbadano przydatność sferycznych węgli aktywnych (SWA) do usuwania 2-chlorofenolu (OCF), 4-chlorofenolu (PCF) i 4-nitrofenolu (PNF) z roztworów wodnych. Materiałem wyjściowym do preparatyki węgli SWA były aglomeraty węglowe o kształcie kulistym z procesu aglomeracji rozdrobnionego węgla gazowo-koksowego z olejami roślinnymi. Właściwości adsorpcyjne sferycznych węgli aktywnych (AGL3, AGL4) względem wybranych pochodnych fenolu porównano z właściwościami granulowanego węgla aktywnego WD-extra, stosowanego w technologii oczyszczania wody. Wyznaczono izotermy adsorpcji i zinterpretowano je na podstawie równań Langmuira i Freundlicha. Proces adsorpcji PCF i PNF na sferycznych węglach aktywnych i węglu WD-extra, w zakresie stężeń równowagowych do 80 mg/dm3 , dobrze opisuje równanie Langmuira. W zakresie wyższych stężeń równowagowych stwierdzono odmienny mechanizm adsorpcji 2-chlorofenolu na badanych węglach aktywnych w porównaniu z 4-chlorofenolem i 4-nitrofenolem. Adsorpcja OCF przebiegała zgodnie z modelem Langmuira jedynie w zakresie niskich stężeń równowagowych, do 25 mg/dm3 dla SWA i do 60 mg/dm3 dla węgla WD-extra. Ze względu na wysoką wartość pH wyciągu wodnego węgla WD-extra (9,78), znacznie przekraczającą pKa 4-nitrofenolu (7,15), proces adsorpcji PNF na tym węglu prowadzono, korygując pH roztworu i utrzymując na poziomie 6,3÷6,4. Wartość pH wyciągu wodnego sferycznych węgli aktywnych w porównaniu z węglem WD-extra była znacznie niższa i mieściła się w zakresie 7,06÷7,21, co ma związek z blisko 4-krotnie niższą zawartością substancji mineralnej w węglach SWA. Stwierdzono, że w warunkach stosowanych w pracy sferyczny węgiel aktywny AGL3 odznaczał się porównywalną do węgla aktywnego WD-extra skutecznością w usuwaniu OCF i PNF.

EN

The feasibility of spherical activated carbons (SACs) in removing 2-chlorophenol (OCP), 4-chlorophenol (PCP) and 4-nitrophenol (PNP) from aqueous solutions was estimated. Coal agglomerate granules of spherical shape obtained from agglomeration process of finely powdered gas-coking coal with vegetable oils were used as an initial material for the preparation of spherical activated carbons. Coal agglomerates were subjected to carbonization and subsequently, activation with steam at 850oC in a rotary kiln. The adsorptive properties of spherical activated carbons (AGL3, AGL4) in terms of phenolic compounds were compared with those of commercial activated carbon (WD-extra). WD-extra carbon in comparison to the SACs showed much better developed porous structure, i.e., nearly twice higher surface area SBET and a higher pore volume. The adsorption of chloro- and nitrophenols was studied under static conditions. The adsorption isotherms were determined and interpreted on the base of Langmuir and Freundlich equations. The adsorption of PCP and PNP on spherical activated carbons and WD-extra carbon fits very well the Langmuir equation in a wide range of equilibrium concentration of solutions, up to 80 mg/dm3. The correlation coefficient was in the range of 0.980÷0.998. At high concentrations of the solute the adsorption behavior of OCP was found to be different in comparison to PCP and PNP. The adsorption of OCP obeys the Langmuir equation only at low equilibrium concentration for SACs, up to around 25 mg/dm3, and at a higher concentration up to around 60 mg/dm3 for WD-extra. It was observed a reciprocal relationship between the solution pH, the pKa of the phenolic compound, the porous structure of the adsorbent and the sorption capacity of the activated carbon studied. Due to a high pH of the WD-extra slurry (9.78) which exceeds the value of pKa of PNP (7.15), the adsorption of PNP was carried out with the pH control during the process to maintain the pH on the level of 6.3÷6.4. The adsorption of phenolic compounds on the SACs did not require the control of solution pH. The pH of the SACs slurry was a marked lower compared with WD-extra carbon and ranged between 7.06÷7.21 as a consequence nearly 4 fold lower ash content of the SACs obtained. It was found that in the adsorption process conditions used in this work, the AGL3 carbon showed a comparable effectiveness in removing OCP and PNP from aqueous solutions to the commercial activated carbon studied.