Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Vegetable Waste as Perspective Raw Materials for the Production of Carbon Adsorbents

Mukhin V. M., Voropaeva N. L., Tkachev A. G., Bogdanovich N. I., Spiridonov J. J.

Inżynieria Mineralna

|

2016

|

R. 17, nr 2

241--245

EN

As it is known active carbons are universal sorbents allowing to solve a wide range of industrial tasks, problems of environmental protection and a human health. New perspective raw material for active carbons production (AC) is different plant wastes including waste wood, the volume of which is constantly increasing, and the only way of their dsposal is incineration. In recent years we developed three main new technologies of AC on base of plant raw materials and showed the prospects of their use in environmental technologies. We made examples of developing new active carbons and their implementation in practice of the environmental technologies. In particular, it is shown to be effective in cleaning the exhaust air, water treatment, soil rehabilitation and other fields.

PL

Powszechnie wiadomo że węgle aktywne są uniwersalnymi sorbentami pozwalające rozwiązać szereg zadań przemysłowych, problemów ochroną środowiska i zdrowia ludzkiego. Nową perspektywą jest produkowanie węgla aktywnego z odpadów roślinnych, w tym odpadów drzewnych, których ilość stale rośnie, a jedynym sposobem utylizacji jest spalanie. W ostatnich latach opracowano trzy nowe technologie produkcji węgla aktywnego na bazie surowców roślinnych i pokazano perspektywy ich wykorzystania. Uzyskane sorbenty okazały się skuteczne przy oczyszczaniu spalin, do uzdatniania wody, poprawy jakości gleby.

2

Wpływ metody aktywacji chemicznej na właściwości węgli aktywnych otrzymanych z węgla brunatnego

Nowicki P., Kuszyńska I., Przepiórski J., Pietrzak R.

Przemysł Chemiczny

|

2012

|

T. 91, nr 9

1846-1850

PL

Przedstawiono wyniki badań wpływu metody i sposobu aktywacji za pomocą NaOH na właściwości adsorbentów węglowych otrzymanych z polskiego węgla brunatnego „Konin”. Węgle aktywne otrzymywano stosując dwie metody aktywacji (fizyczne wymieszanie oraz impregnację) oraz dwa warianty obróbki termicznej. Wykazano, że węgiel brunatny może być z powodzeniem stosowany jako tani prekursor adsorbentów węglowych o dobrze rozwiniętej powierzchni właściwej, dużej objętości porów i dobrych zdolnościach sorpcyjnych. Większość otrzymanych węgli aktywnych charakteryzuje się silnie mikroporowatą strukturą i kwaśnym charakterem powierzchni. Najlepsze właściwości fizykochemiczne oraz zdolności sorpcyjne wobec jodu wykazuje węgiel otrzymany w wyniku fizycznego wymieszania prekursora z czynnikiem aktywującym, a następnie aktywacji w temp. 600°C.

EN

Polish lignite was carbonized at 400°C for 15 min and activated by heating with NaOH (2:1) in Ar at 600°C for 20 min, washed with aq. HCl and hot water and studied for porosity by N₂ adsorption-desorption, surface acidity by potentiometric titrn. and I₂ no. The activated C produced showed well-developed surface area, large pore vol. and good sorption properties. The majority of the samples showed strongly microporous structure and acidic surface. The best physicochem. properties and highest sorption capacity towards I₂ were found for the C sample produced by phys. mixing of the precursor with activating agent and then subjected to thermal activation at 600°C.

3

Properties of active carbon with various particle shapes obtained in char-steam reaction

Buczek B.

Chemical and Process Engineering

|

2012

|

Vol. 33, nr 3

335-344

EN

The porous structure of cylindrical and ring-shaped char material was developed by partial steam gasification. Micropore and mesopore structures of active carbons with various forms of burn-off were evaluated by nitrogen adsorption/desorption isotherms. Parameters of the Dubinin-Radushkevich equation were calculated as well as the micropore size distribution by the Horvath-Kawazoe method. The results of textural investigations showed that more uniform micropore structure and better mechanical properties were found for ring-shaped active carbons.

4

Ocena skutków regeneracji w fazie ciekłej węgli aktywnych stosowanych w procesie uzdatniania wody pitnej

Trykowski G., Biniak S., Świątkowski A., Pakuła M.

Przemysł Chemiczny

|

2011

|

T. 90, nr 6

1237-1239

5

Węgle aktywne jako materiał elektrodowy dla kondensatorów elektrochemicznych

Nowicki P., Wachowska H.

Wiadomości Chemiczne

|

2009

|

[Z] 63, 5-6

461-476

EN

Electrochemical capacitors (also known as supercapacitors, ultracapacitors or electric double-layer capacitors) have been extensively investigated at a number of research centres in the world. The main reason of this interest is the possibility of their use as an alternative or complement to other electric energy storage or generation devices, e.g. batteries or fuel cells as well as their potential applications in many fields including surge-power delivery devices for electric vehicles, backup-power storage for calculators, starting power for fuel cells, etc. [1]. Research concerning electrochemical capacitors is presently divided into two main areas: (a) the redox supercapacitors (also called pseudocapacitors) and (b) the electrochemical double layer capacitors (EDLC) [2]. Development of electrochemical capacitors is connected with a search of optimal electrode materials able to a high, efficient accumulating of electrical energy, high dynamic of charge exchange with a simultaneous long durability [3]. The most widely used materials for electrochemical capacitors are active carbons. This is due to their unique physico-chemical properties such as: high electrical and thermal conductivity, low density, high corrosion resistance, well developed surface area, controlled porosity as well as availability and relatively low cost [2, 4]. This paper presents the review of literature on the influence of the physico-chemical properties of active carbons on their capacitance parameters. Much attention has been paid to the redox supercapacitors.

6

Rozwój struktury porowatej węgli aktywnych na drodze aktywacji fizycznej i chemicznej węgli kopalnych

Nowicki P., Wachowska H.

Wiadomości Chemiczne

|

2008

|

[Z] 62, 9-10

827-848

EN

Increasing interest in sorption materials is stimulated by the development of new industrial technologies and the necessity to meet the increasingly restrictive standards aimed at the environment protection. From among the available range of sorption products, of the greatest importance are adsorbents obtained from coal, in particular active carbons. The growing use of active carbons is a consequence of the readily available resources, their high mechanical and chemical resistance and easy degradability. Certain applications of active carbon require high adsorption capacity or high selectivity, therefore, many attempts have been undertaken to obtain sorbents showing well-developed surface area and enhanced sorption capacity towards certain adsorbates. These properties can be achieved by physical and chemical activation. This paper presents the review of literature on the methods of chemical and physical activation of coal and the effects of particular parameters of these processes on the textural properties of the active carbon obtained. Much attention has been paid to the process of chemical activation.

7

Modyfikowane węgle aktywne : otrzymywanie oraz perspektywiczne kierunki ich wykorzystania

Nowicki P., Wachowska H.

Wiadomości Chemiczne

|

2008

|

[Z] 62, 11-12

999-1016

EN

The attractive properties of active carbons are determined by the well-developed surface area and the type, number and mode of bonding of different heteroatoms (oxygen, sulphur, nitrogen, boron, phosphorus, chlorine) with the carbon surface [3-16]. Recently, much attention has been devoted to oxygen and/or nitrogen-enriched active carbons because of a wide gamut of their applications: for adsorption of compounds of acidic character such as SO2, H2S, NOx, CO2 from the gas phase [77-90] or for adsorption of metal ions [96-100]. Modified active carbons are also very effective in removal of many organic compounds, such as aromatic and aliphatic amines or phenol and its derivatives [101-107]. Of particular importance is the application of these carbons for production of electrodes in electrochemical capacitors in order to increase their capacity [21, 61, 117-121]. This article presents a survey of literature devoted to methods of synthesis and application of modified active carbons. A special emphasis was placed on the method of preparation nitrogen-enriched active carbons.

8

Badanie węgla aktywnego modyfikowanego związkami azotu i manganu w reakcji redukcji tlenku azotu amoniakiem

Grzybek T., Klinik J., Samojeden B.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2007

|

T. 23, z. 3s

133-142

PL

Węgle aktywne modyfikowane związkami azotu i manganu badano jako katalizatory w reakcji selektywnej redukcji NO amoniakiem. Wprowadzenie powierzchniowych grup azotowych zwiększyło aktywność, selektywność do N2 i stabilność zarówno w obszarze niskotemperaturowym (413 K), jak i średniotemperaturowym (573 K). Promowanie manganem prowadziło do dodatkowego wzrostu aktywności. Jednakże selektywność i stabilność pozostały korzystne jedynie w 413 K i silnie pogarszały się w 573 K.

EN

Active carbons modified with nitrogen compounds and promoted with manganese oxides were studied as catalysts for selective catalytic reduction of NO with ammonia. The introduction of nitrogen surface species led to the increase in activity, selectivity to N2 and stability both in low (413 K) and medium (573 K) temperature region. The promotion with manganese oxides led to an additional increase in activity. However, for Mn-containing catalysts selectivity to N2 and stability stayed good only at 413 K and deteriorated strongly at 573 K.

9

Próba znalezienia bezpośredniej zależności pomiędzy danymi retencji i parametrami adsorpcyjnymi węgli aktywnych

Grajek H., Choma J.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2006

|

T. 9, nr 3

261-272

PL

Zbadano wpływ ilości dozowanego propanu na wielkość przesunięcia maksimów pików chromatograficznych i ich środków ciężkości dla przypadku idealnej nieliniowej chromatografii w odwróconej chromatografii gazowej. Wyznaczono właściwe objętości retencji propanu Vg(273), izotermy adsorpcji propanu oraz pierwsze (da/dp)T i drugie (d²a/dp²)T pochodne wielkości adsorpcji względem ciśnienia równowagowego propanu dla różnych jego ilości dozowanych do kolumny chromatograficznej. Na podstawie zmierzonych danych eksperymentalnych zaproponowano zależności pomiędzy właściwą objętością retencji (obliczoną dla maksimum piku i jego środka ciężkości) a molową różniczkową pracą adsorpcji A, i pierwszą pochodną objętości porów wypełnianych propanem względem molowej różniczkowej pracy adsorpcji w przedziale temperatur 303 ÷ 318 K.

EN

The obtained chromatographic peaks of propane were asymmetric in shape, i.e. non-Gaussian, with a sharp front and diffuse rear boundary. The retention times of their maxima and centres of gravity depended on the size of propane injected and on superposition of the diffuse rear boundaries of the peaks. Therefore shifts of the chromatographic peak maxima and centres of gravity recorded for different amount of propane injected onto chromatographic column for the case of ideal, non-linear chromatography have been investigated. The specific retention volumes corrected to the standard temperature (273.15 K), Vg(273), propane adsorption isotherms, the first (da/dp)T and the second (d²a/dp²)T derivatives have been determined on active carbons for different amounts of the injected propane on column. In the work discussed in this paper, attempts were made to find a direct relationship between specific retention volumes and data characterizing the adsorption properties of different samples of active carbon, namely the parameters of the Dubinin-Radushkevich equation. The dependencies between the specific retention volume, and the molar differential work of adsorption, A, have been calculated on the basis of the propane isotherms and using the retention times of the peaks maxima and the centres of gravity of the peaks. The obtained equations: ln Vg(273)=f1(A) and (dW/dA)T,Fc = f2(ln Vg(273)) have been used to explain the dependency between the chromatographic peak profile and the distribution function of pore volumes filled with propane with respect to the molar differential work of adsorption at different column temperatures (303 ÷ 318 K). These results confirm the interdependence of the retention time corresponding to the maxima of the propane peaks, the profile of the chromatographic peak, and the extremity of the distribution function of pore volume with respect to molar differential work of adsorption.

10

Charaktersytyka nanoporowatych węgli aktywnych za pomocą izoterm adsorpcji z fazy gazowej

Choma J., Zawiślak A.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2006

|

T. 9, nr 1

37-48

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.

11

Electrical Resistivity of Active Carbon Nonwovens

Cisło R., Krucińska I., Babeł K., Koszewska M.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2004

|

Vol. 12, no. 3 (47)

70--74

EN

The electrical properties of the grainy forms of active carbon are well known, but their use is limited by the small electrical contact which occurs between the grains. A growing interest in fibrous carbon materials can be observed, which is mirrored in the literature concerning electrode materials. Among other things, this results from the fact that they ensure good electron conduction along the fibres, as well as a nearly stable spatial fixing of the fibres throughout the whole carbon material. From the point of view of electrochemistry, fibrous carbons seem to be a distinctive and interesting group of active carbons. They are perceived as electrode materials for electrochemical capacitors, since one of the requirements for electrochemical capacitors is their low internal resistance. The effect of the technique and procedures for making a nonwoven fabric precursor on the magnitude of the electrical resistivity of active carbon nonwovens manufactured from this precursor has been studied within the investigation presented in this work.

PL

Znane są elektryczne właściwości ziarnowych węgli aktywnych. Jednak ze względu na słaby i zmienny kontakt międzyziarnowy rezystywność takich węgli jest znaczna i niestabilna. Między innymi z tego względu duże zainteresowanie w zastosowaniach elektrochemicznych, szczególnie np. w konstrukcjach kondensatorów elektrochemicznych, budzą aktywne włókna węglowe, które wykazują bardzo niską rezystywność wzdłuż osi włókna. Jednak kontakt między włóknami jest ograniczony, stąd rezystywność włóknin węglowych nie jest optymalna. W pracy podjęto zatem próbę zwiększenia kontaktu między włóknami węglowymi poprzez nasycanie włóknin prekursorowych roztworami żywic fenolowych typu rezolowego przed ich obróbką termiczną. Stwierdzono, że najlepsze efekty uzyskano przy 1% mas. zawartości żywicy. Niezmienione pozostały właściwości strukturalne i organoleptyczne włókien, natomiast dzięki przewodzącym mostom węgłowym, powstałym między włóknami, obniżono rezystywność włóknin igłowanych do ok. 0.27 Ωm.

12

Adsorbenty węglowe - surowce, otrzymywanie, zastosowanie

Buczek B., Czepirski L.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2001

|

T. 17, z. 2

29-61

PL

Omówiono metody otrzymywania, właściwości oraz główne kierunki badań nad porowatymi matariałami węglowymi (węgiel aktywny, węglowe sita cząsteczkowe, aktywne włókniny węglowe). Wykazano przydatność adsorbentów w procesach ochrony atmosfery i wód, rozdzielania mieszanin gazowych, magazynowania paliw gazowych.

EN

Carbonaceous adsorbents are higly porous materials containing mostly of carbon and exhibiting a large internal surface, and which due, to their surface properties, adsorb organic and inorganic substances from gaseous or the liquid phase. This group of adsorbents contains: active carbons, carbon molecular sieves, activated carbon fibres. The methods for production of carbonaceous adsorbents are discussed. They can, essentially, be made from all carbon - containing presursors by so-called activation process. The ability to vary the type of activation (gas activation or chemical activation) permits production of a wide range of products having adsorption properties most suited for the intended application. Main objects of research and development in this area described. The examples of typical applications of carbonaceous adsorbents (solvents recovery, air deodorization) is given. Development of new processes (pressure swing adsorption for gas separation and natural gas storage) is presented. By improved adsorption properties of carbonaceous adsorbents it became possible to come up to the reqirements for increased throughput and efficiency of processes. The future prospects for carbonaceous adsorbents call increasing sophistication in the production, of the tailored products as well as to model and design complete adsorber systems based on improved understanding of the basic adsorption process.

13

Badania sorpcji jonów Pb(II) z roztworów wodnych na węglu aktywnym świeżym i regenerowanym

Dąbek L., Repelewicz M., Pasek E.

Chemia i Inżynieria Ekologiczna

|

2001

|

Vol. 8, nr 10

1037-1042

PL

Zbadano adsorpcję jonów Pb(II) z roztworów wodnych na regenerowanym węglu aktywnym WD-ex. Regenerację prowadzono przez wymywanie na gorąco zaadsorbowanego ołowiu za pomocą wody, roztworu HNO3 (1:1) i 1 M roztworu CH3COOH. Wykazano, że stosowanie kwasu azotowego powoduje wzrost właściwości sorpcyjnych węgla regenerowanego w porównaniu do węgla wyjściowego. Regeneracja pozostałymi eluentami pozwala również na ponowne wykorzystanie węgla do sorpcji jonów Pb(II) z roztworów wodnych, chociaż sorpcja przebiega w znacznie mniejszym stopniu.

EN

The adsorption of Pb(II) ions frorn the aqueous solutions on regenerated active carbon WD-ex was investigated. The removal of adsorbed lead was carried out by the elution in the presence of the following eluants: water, HNO3(1:1) and 1M solution of CH3COOH. The results indicate that active carbon obtained after regeneration of HNO3 has better sorptive properties than initial one. The regeneration by the last two eluants also allows to use the active carbon in the process of sorption Pb(II) ions although the quantity of adsorbent lead is smaller than on the initial carbon.

14

Wpływ procesów odpopielania i utleniania węgli aktywnych na ich porowatość

Choma J., Grajek H., Jaroniec M.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2000

|

T. 3, nr 3/4

307-318

PL

Trzy przemysłowe węgle aktywne odpopieiano za pomocą stężonych kwasów HF i HCl, a następnie utleniano roztworem HNO3. Wyznaczono niskotemperaturowe izotermy adsorpcji azotu, pH wyciągu wodnego roztworu NaCl i stężenie powierzchniowych tlenowych grup funkcyjnych w celu śledzenia zmian powierzchniowych i strukturalnych właściwości badanych węgli aktywnych. Do ilościowej charakterystyki tych zmian wykorzystano metodę BET, αs, oraz metodę rozkładu potencjału adsorpcyjnego. która jest mało znana. Minima funkcji rozkładu potencjału adsorpcyjnego pozwoliły na wyznaczenie całkowitej powierzchni właściwej, objętości mikroporów i średniego wymiaru mikroporów badanych węgli aktywnych. Wykazano, że odpopielanie badanych węgli aktywnych za pomocą kwasów HF i HCl powoduje częściową poprawę ich porowatości zarówno w obszarze mikro-, jak i mezoporów. Proces ten każdorazowo zmniejsza zawartość zanieczyszczeń mineralnych w tych węglach. Natomiast proces utleniania węgli aktywnych kwasem azotowym powoduje istotne zwiększenie ilości grup karboksylowych. karbonylowych, fenolowych i laktonowych przy równoczesnym pogorszeniu ich porowatości.

EN

Three commercial active carbons were deashed by means of concentrated HF and HCl, and next oxidized with HNO3 solution. The low-temperature nitrogen adsorption isotherms, pH of the NaCI solution after filtration and the concentration of surface oxygen groups were used to monitor changes in the surface and structural properties of the studied active carbons. For quantitative characterization of these changes the BET and αs methods were used as well as the adsorption potential distribution method, which so far is less known. Minima of the adsorption potential distribution functions allowed to determine the total specific surface area, micropore volume and average micropore size. It was shown that deashing of the active carbons studied with HF and HCl acids improved their structural properties in the micro- as well as mesopore region. This process reduced each time the amount of inorganic impurities in these carbons. However, the oxidation process of activated carbons with nitric acid caused a significant increase in the amount of carboxylic, carbonyl, phenolic and lactone groups but simultaneously worsened their porous structures.

15

Otrzymywanie sferycznych sorbentów z węgli bitumicznych metodą olejowej aglomeracji

Grabas K., Gryglewicz G., Stolarski M., Lorenc E.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2000

|

T. 3, nr 3/4

343-352

PL

Przedstawiono rezultaty badań nad otrzymywaniem sferycznych węgli aktywnych w wyniku karbonizacji i aktywacji aglomeratów węglowych. Aglomeracji poddano pył węgla gazowo-koksowego (Cdaf=83,7%) przy użyciu olejów roślinnych. Zbadano wpływ rodzaju cieczy wiążącej na wydajność procesu aglomeracji i karbonizacji, średnicę aglomeratów oraz stopień odpopielenia węgla. Określono strukturę porowatą węgli aktywnych, ich zdolności sorpcyjne z roztworów wodnych (liczba metylenowa i jodowa) oraz wytrzymałość mechaniczną.

EN

The results of study on preparation of spherical active carbons by carbonization and steam activation of coal agglomerates are reported. Fine high volatile bituminous coal (Cdaf=83.7%) was submited to agglomeration using vegetable oils. The influence of bridging liquid type on the yield of agglomeration and carbonization process, the agglomerate diameter and the level of removing mineral constituents from the raw coal was investigated. Porous structure of active carbons, their sorption capacity from water solutions basing on iodine and methylene number as well as mechanical strenght were determined.

16

Strukturalna i powierzchniowa modyfikacja adsorbentów węglowych

Choma J., Burakiewicz-Mortka W., Jaroniec M., Klinik J.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2000

|

Vol. 49, nr 11

5-36

PL

Serię przemysłowych węgli aktywnych i sadz utleniano w fazie ciekłej za pomocą różnych substancji utleniających, takich jak: nadtlenek wodoru, kwas nadchlorowy i kwas azotowy. Zmiany strukturalnych właściwości węgli aktywnych wywołane procesem utleniania śledzono za pomocą niskotemperaturowych pomiarów adsorpcji azotu. Do charakterystyki tych zmian zastosowano metodę funkcji rozkładu potencjału adsorpcyjnego. Metoda ta pozwala wyznaczyć całkowitą powierzchnię właściwą, objętość mikroporów i średni wymiar mikroporów węgla aktywnego. Stwierdzono, że utlenianie węgli aktywnych za pomocą H₂O₂, HClO₄ i HNO₃ w temperaturze pokojowej nie powoduje istotnych zmian w ich strukturze porowatej. Natomiast utlenianie węgli aktywnych za pomocą HNO₃ w temperaturze wrzenia powoduje istotną degradację struktury porowatej węgli aktywnych objawiającą się średnio ok. 50% zmniejszeniem podstawowych parametrów ich struktury porowatej. Właściwości powierzchniowe oceniano na podstawie doświadczalnych izoterm adsorpcji pary wodnej w temperaturze 25 C na niemodyfikowanych i utlenionych węglach aktywnych. Stwierdzono, że proces utleniania wpływa na zmianę właściwości powierzchniowych węgli aktywnych - objawia się wzrostem adsorpcji pary wodnej. W przypadku węgli mocno utlenionych obserwujemy nawet zmianę mechanizmu adsorpcji pary wodnej w porównaniu z węglami niemodyfikowanymi i łagodnie utlenionymi. Wniosek taki potwierdzają również ilościowo parametry równań izoterm adsorpcji stosowane do opisu danych doświadczalnych. Powstające w procesie utleniania grupy tlenowe powodują zmianę mechanizmu formowania się fazy wodnej na powierzchni węgla. Odzwierciedleniem tego są zmieniające się wraz z postępującym procesem utleniania, przebiegi funkcji rozkładu potencjału adsorpcyjnego wody na powierzchni węglowej. Chemiczne zmiany zachodzące na powierzchni węglowej na skutek procesu utleniania śledzono również za pomocą spektroskopii w podczerwieni i wysokorozdzielczej termograwimetrii. Stwierdzono powstawanie na powierzchni węglowej różnych tlenowych grup funkcyjnych o zróżnicowanej trwałości termicznej. Największe zmiany właściwości powierzchniowych zaobserwowano dla węgli aktywnych i sadz utlenianych w drastycznych warunkach tj. za pomocą stężonego kwasu azotowego w temperaturze wrzenia. Stwierdzono, że efektywną metodą silnego utleniania przemysłowych węgli aktywnych jest działanie stężonym kwasem azotowym w temperaturze wrzenia. Takie utlenianie węgli aktywnych i sadz zapewnia znaczący wzrost adsorpcji wody dla niskich i średnich ciśnień względnych.

EN

A series of commercial active carbon blacks was oxidized in the liquid phase using various oxidizers such as hydrogen peroxide, perchloric acid and nitric acid. Structural changes in active carbons caused by the oxidation process were monitored by low-pressure nitrogen adsorption measurements. These changes were characterized by a method based on the adsorption potential distribution. This method allows evaluating the total surface area, micropore volume and average pore size. It was shown that oxidation of active carbons by means of H₂O₂, HClO₄ and HNO₃ at room temperature did not cause significant changes in their porous structure. However, oxidation of active carbons by means of HNO₃ at boiling temperature caused considerable degradation of their porous structure, which is manifested by average about 50% reduction of the structural parameters. Surface properties of unmodified and oxidized carbons were evaluated on the basis of experimental adsorption isotherms of water vapor at 25 C. It was shown that the oxidation process affected their surface properties, which was manifested by increase in the amount of water vapor adsorbed. In the case of strongly oxidized carbons, even adsorption mechanism was altered in comparison to that occurring on unmodified and midly oxidized carbons. This has been confirmed quantitatively by the parameters of the isotherm equations employed to describe experimental adsorption data. The oxygen groups formed during the oxidation process cause a change in the mechanism of the water phase formation on the carbon surface. This fact is reflected by changes in the shape of the potential distributions for adsorption of water vapor on the carbon surface. Infrared spectroscopy and high-resolution thermogravimetry were used also to monitor the chemical changes occuring on the carbon surface during the oxidation process. It was shown that the various oxygen groups of differential thermal stability are formed during the oxidation process. The greatest changes in the surface properties were observed for active carbons and carbon blacks oxidized under drastic conditions, i.e., by means of concentrated HNO₃ at its boiling temperature. It was shown that a good method for strong oxidation of commercial active carbons is their oxidation in the liquid phase using concentrated HNO₃ at its boiling temperature. Such oxidation of active carbons and carbon blacks assures a significant increase in the amount of adsorbed water vapor at low and moderate relative pressures.

17

The ά(s)-plot analysis of water vapor adsorption on unmodified and oxidized carbonaceous adsorbents

Choma J., Jaroniec M.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

1999

|

Vol. 48, nr 6

5-15

EN

The ά(s)-plot method used usually to analyze the gas adsorption data is applied for the first time to study adsorption of water vapor on unmodified and oxidized active carbons. This method seems to be useful for characterizing surface properties of active carbons and monitoring changes in these properties introduced during oxidation processes. It was shown that alfa(s)-plot analysis supports the concept of two-stage adsorption of water vapor on active carbons, which involves initial adsorption of single water molecules on primary active sites and subsequent growth of water clusters around these sites.

PL

Po raz pierwszy zastosowano metodę alfa(s), powszechnie wykorzystywaną do analizy danych fizycznej adsprbcji gazów, do badania adsorbcji pary wodnej na niemodyfikowanych i utlenionych węglach aktywnych. Wydaje się, że ta metoda jest użyteczna do charakteryzowania właściwości powierzchniowych węgli aktywnych oraz śledzenia zmian tych właściwości wywołanych procesem utleniania. Pokazano, że metoda alfa(s) potwierdza koncepcję dwustopniowej adsorbcji pary wodnej na węglach aktywnych, która zakłada początkową adsorpcję pojedyńczych cząsteczek wody na pierwotnych centrach aktywnych oraz dalszy wzrost kompleksów wody wokół tych centrów.

18

Badania węgli aktywnych stosowanych do oczyszczania wody przeznaczonej do celów spożywczych

Grajek H., Witkiewicz Z.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

1999

|

Vol. 48, nr 6

17-25

PL

Zaproponowano i wykonano oznaczenia właściwości węgli aktywnych stosowanych do oczyszczania wody przeznaczonej do celów spożywczych, w celu określenia zmian ich właściwości w czasie eksploatacji w złożach filtrów. Badania obejmowały określenie liczb adsorpcji tetrachlorku węgla i jodu, obliczanie parametrów struktury porowatej na podstawie chromatograficznie wyznaczonych izoterm adsorpcji benzenu oraz określenie zawartości niektórych kationów w próbkach węgli pobieranych periodycznie z filtrów. Oznaczano także gęstość pozorną badanych węgli oraz zawartość w nich substancji lotnych i popiołu.

EN

The determinations enabling to estimate the properties of active carbons for water conditioning have been proposed and made. They consist of the determination of adsorption values of carbon tetrachloride and iodine. The parameters of surface structure on the basis of chromatographically determined adsorption isotherms of benzene and content of mineral impurities have been made. On the basis of the tests carried out temporary, the changes of active carbon properties have been estimated. An attempt of estimating the possibility of expectation time of active carbon suitable working has been made.

19

Application of the Dubinin-Radushkevich and Langmuir-Freundlich isotherm equations for predicting adsorption of benzene and chloroform from dilute aqueous solutions on active carbons by using the gas-solid adsorption parameters

Choma J., Jaroniec M., Burakiewicz-Mortka W.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

1998

|

Vol. 47, nr 7-8

5-16

EN

The well-known Dubinin-Radushkevich (DR) and Langmuir-Freundlich (LF) isotherm equations were used to predict adsorption of benzene and chloroform from dilute aqueous solutions on active carbons by using the gas-solid adsorption parameters and the interfacial similarity coefficient. This coefficient was evaluated as the ratio of the structural parameters for the liquid-solid and gas-solid interfaces. For both adsorbates the concept of the interfacial similarity coefficient allowed to show the similarity of the characteristic adsorption curves for the gas/solid and liquid/solid interfaces. This similarity shows that for those adsorbates adsorption from dilute solutions can be predicted on the basis of the gas-solid adsorption data and the data for solutions can be used to determine the porous structure of active carbons.

PL

Znane równania Dubinina-Raduszkiewicza (DR), oraz Langmuira-Frendlicha (LF) zostały wykorzystane do określenia adsorpcji benzenu i chloroformu z rozcieńczonych roztworów wodnych na węglach aktywnych przy zastosowaniu parametrów adsorpcji z fazy gazowej oraz współczynnika podobieństwa międzyfazowego. Ten współczynnik wyznaczono jako stosunek wartości parametrów dla granicy faz: ciecz-ciało stałe i gaz-ciało stałe. Dla obydwu adsorbatów koncepcja fazowego współczynnika podobieństwa pozwoliła pokazać znaczną zbieżność charakterystycznych krzywych adsorpcji dla granicy faz: gaz-ciało stałe oraz ciecz-ciało stałe. To podobieństwo pokazuje, że dla tych adsorbatów adsorpcja z rozcieńczonych roztworów może być określona na bazie danych adsorpcji dla fazy gazowej oraz, że dane z roztworów mogą być używane do określania struktury porowatej węgli aktywnych.

20

Analysis of adsorption isotherms of water vapor on unmodified and strongly oxidized active carbons

Choma J., Jaroniec M.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

1998

|

Vol. 47, nr 7-8

17-31

EN

Adsorption isotherms of water vapor measured on unmodified and strongly oxidized active carbons at 298 K were analyzed by using different isotherm equations. It was shown that the wellknown Dubinin-Serpinsky equations fail to describe adsorption isotherms of water vapor on strongly oxidized active carbons. However these isotherms can be well described by equations of the theory of the micropore volume filling such as Dubinin-Astakhov and Jaroniec-Choma equations. This suggests that water vapor adsorption on strongly oxidized active carbons resembles more the volume filling of micropores than a molecular clustering mechanism typical for unoxidized carbons. A strong oxidation of active carbons leads to the formation of surface oxygen groups, which significantly enhance adsorption of water molecules at low pressure range in comparison to that unoxidized carbons.

PL

Analizowano izotermy adsorpcji pary wodnej zmierzone na niemodyfikowanych i silnie utlenionych węglach aktywnych w temp. 298 K przy użyciu różnych równań adsorpcji. Pokazano, że znane równania Dubinina-Sierpińskiego zawodzą w opisie izoterm adsorpcji pary wodnej na silnie utlenionych węglach aktywnych. Natomiast, te izotermy mogą być dobrze opisane za pomocą równań teorii objętościowego zapełniania mikroporów takich jak równania Dubinina-Astachowa i Jarońca-Chomy. To sugeruje, że adsorpcja pary wodnej na silnie utlenionych węglach aktywnych przypomina raczej objętościowe zapełnianie mikroporów niż mechanizm tworzenia kompleksów cząsteczkowych typowy dla nieutlenionych węgli. Silne utlenianie węgli aktywnych prowadzi do utworzenia tlenowych grup powierzchniowych, które znacznie zwiększają adsorpcję cząsteczek wody w obszarze niskich ciśnień w porównaniu z adsorpcją na nieutlenionych węglach.