Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Opis adsorpcji dwutlenku węgla w różnych temperaturach na mikroporowatych węglach aktywnych

Choma J., Stachurska K., Dziura A., Jaroniec M.

Ochrona Środowiska

|

2016

|

Vol. 38, nr 1

3--8

PL

Wykazano, że węgle aktywne otrzymane w wyniku karbonizacji i aktywacji prekursorów polimerowych za pomocą wodorotlenku potasu lub szczawianu potasu charakteryzują się bardzo dobrze rozwiniętą strukturą porowatą, w tym w szczególności strukturą mikroporowatą. Otrzymane węgle aktywne miały powierzchnię właściwą (SBET) zawartą w przedziale od 1800 m2/g do około 3000 m2/g, całkowitą objętość porów w przedziale od 0,87 cm3/g do 1,64 cm3/g oraz objętość mikroporów w zakresie od 0,78 cm3/g do 1,47 cm3/g. W badaniach węgli aktywnych otrzymanych z polimerów, a także – w celach porównawczych – handlowego węgla Filtrasorb 400, wyznaczono izotermy adsorpcji CO2 w temperaturach 0°C, 10°C, 20°C, 25°C, 30°C, 40°C, 50°C i 60°C w przedziale ciśnień równowagowych od około 2 mmHg do około 900 mmHg. Izotermy te opisano za pomocą dwóch dobrze znanych równań z teorii objętościowego zapełniania mikroporów – Dubinina-Raduszkiewicza (DR) oraz Jarońca-Chomy (JC) z bardzo dobrą dokładnością. Na podstawie stwierdzonej liniowej zależności parametrów tych równań od temperatury można obliczyć izotermy adsorpcji CO2 na danym węglu aktywnym w dowolnej temperaturze zawartej w przedziale od 0°C do 60°C, a nawet w bliskiej odległości poza tym przedziałem. Najlepszymi właściwościami adsorpcyjnymi względem CO2 charakteryzował się węgiel aktywny otrzymany z polipirolu. Ilość zaadsorbowanego CO2 w temperaturze 0°C pod ciśnieniem około 900 mmHg wynosiła 7,58 mmol/g, natomiast w temperaturze 60°C pod tym samym ciśnieniem – 2,14 mmol/g.

EN

Active carbons obtained by carbonization and activation of selected polymers with potassium hydroxide and potassium oxalate were demonstrated to possess very well developed porous, in particular microporous, structures. Specific surface area (SBET) of the resulting carbons ranged from 1800 m2/g to about 3000 m2/g, total pore volume – from 0.87 cm3/g to 1.64 cm3/g and micropore volume – from 0.78 cm3/g to 1.47 cm3/g. CO2 adsorption isotherms were measured for polymer-derived active carbons and for comparison purposes for the commercial carbon Filtrasorb 400 at different temperatures: 0°C, 10°C, 20°C, 25°C, 30°C, 40°C, 50°C and 60°C in the pressure range from about 2 mmHg to about 900 mmHg. These experimental isotherms were very well described by using the two well-known equations in the theory of volume filling of micropores, namely Dubinin-Radushkevich (DR) and Jaroniec-Choma (JC) equations. The temperature-dependent linear relationships of the equation parameters can be used to calculate the CO2 adsorption for a given carbon at an arbitrary temperature between 0°C and 60°C, and even slightly beyond this range. The best adsorption properties with respect to CO2 were reported for the polypyrrole-derived active carbon. The amount of CO2 it adsorbed at 0°C and under 900 mmHg was 7.58 mmol/g, and 2.14 mmol/g at 60 °C.

2

Węgle aktywne z tworzywa mocznikowo-formaldehydowego: synteza i badanie właściwości adsorpcyjnych

Dziura A., Osuchowski Ł., Szczęśniak B.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2016

|

T. 19, nr 2

195--204

EN

In this work the synthesis of porous carbon through one-step process of carbonization and activation was described. As a carbon precursor synthetized urea-formaldehyde resin was used. The activator in the process was potassium citrate. Its effectiveness has been tested at three weight ratios from 4:1, 5:1 to 6:1 w/w activator to precursor at three different temperatures. The resulting activated carbons had specific surface area in the range of 600÷2560 m2/g, total pore volume in the range of 0.35÷1.50 cm3/g, volume of small micropores in the range 0.17÷0.62 cm3/g, and volume of micropores and small mesopores in the range 0.23÷0.91 cm3/g. The resulting carbons showed good adsorption properties toward carbon dioxide and benzene. The best uptakes for these adsorptives were 6.8 mmol·g-1 of CO2 at 0°C and 800 mmHg, 3.69 mmol·g-1 of CO2 at 25°C and 800 mmHg, 20.8 mg/g H2 at −196°C and 800 mmHg, and 16.2 mmol·g-1 of C6H6 at 20°C and saturation pressure. The excellent adsorption properties of the prepared carbons render them as potential adsorbents in CO2 and H2 capture and storage, and VOCs adsorption/separation.

PL

W pracy opisano proces otrzymania porowatych węgli w wyniku jednoetapowej karbonizacji i aktywacji. Jako prekursor węglowy zastosowano zsyntezowaną żywicę mocznikowo-formaldehydową, natomiast jako aktywatora użyto cytrynianu potasu. W procesie otrzymywania zastosowano cytrynian potasu w proporcjach 4:1, 5:1 i 6:1 w stosunku do prekursora polimerowego. Proces prowadzono w trzech różnych temperaturach 600, 700 i 800°C. Otrzymane węgle charakteryzowały się powierzchnią właściwą w przedziale 600÷2560 m2/g, całkowitą objętością porów w przedziale 0,35÷1,50 cm3/g, objętością ultramikroporów w przedziale 0,17÷0,62 cm3/g oraz objętością mikroporów wraz z małymi mezoporami w przedziale 0,23÷0,91 cm3/g. Bardzo dobrze rozwinięta struktura mikroporowata otrzymanych węgli aktywnych spowodowała, że w znacznych ilościach adsorbowały one dwutlenek węgla, wodór i benzen. Najlepszy z węgli adsorbował CO2 w ilościach 6,8 mmol/g (0°C, 800 mmHg) i 3,69 mmol/g (25°C, 800 mmHg), w ilości 20,8 mg/g (‒196°C, 800 mmHg) oraz C6H6 w ilości 1,2 mmol/g (20°C, p/p0~1,0). Łatwy sposób otrzymywania i możliwość kontroli struktury porowatej powodują, że otrzymane węgle mogą być z powodzeniem stosowane jako adsorbenty do magazynowania CO2 i H2.

3

Właściwości adsorpcyjne węgli aktywnych otrzymanych z włókien Kevlar®

Choma J., Osuchowski Ł., Dziura A., Kwiatkowska-Wójcik W., Jaroniec M.

Ochrona Środowiska

|

2014

|

Vol. 36, nr 4

3--8

PL

Z odpadowych włókien Kevlar® otrzymano serię czterech mikroporowatych materiałów węglowych za pomocą karbonizacji, a następnie aktywacji z użyciem KOH. Otrzymane pyłowe węgle aktywne charakteryzowały się dobrze rozwiniętą strukturą porowatą. Ich maksymalna powierzchnia właściwa wynosiła 2660 m2 /g, zaś całkowita objętość porów była równa 1,54 cm3 /g. Kontrolowany proces karbonizacji i aktywacji spowodował znaczący rozwój ultramikroporów i mikroporów, których objętość osiągała odpowiednio wartości 0,54 cm3 /g i 1,35 cm3 /g. Pomiary adsorpcji fizycznej wykazały następującą skuteczność adsorpcji: CO2 – 4,47 mmol/g (0°C, 800 mmHg) i 2,64 mmol/g (25°C, 850 mmHg), H2 – 21,4 mg/g (–196°C, 850 mmHg), CH4 – 1,21 mmol/g (20°C, 750 mmHg) oraz C6H6 – 17,3 mmol/g (20°C, p/p0≈1,0). Bardzo dobre właściwości adsorpcyjne mikroporowatych węgli aktywnych otrzymanych z odpadowych włókien Kevlar® wskazują, że mogą one być z powodzeniem wykorzystane w inżynierii środowiska do adsorpcji i przechowywania dwutlenku węgla oraz łatwo lotnych związków organicznych, a także znaleźć zastosowania związane z gromadzeniem i wykorzystaniem energii zaadsorbowanego wodoru.

EN

A series of four microporous carbons was obtained from Kevlar® fibers by carbonization followed by KOH activation. The resulting powdered activated carbons possessed a well-developed porous structure. Their maximum specific surface area was 2660 m2 /g while the total pore volume was of 1.54 cm3 /g. The controlled process of carbonization and activation led to a significant ultramicropore and micropore development, the volume of which reached 0.54 cm3 /g and 1.35 cm3 /g, respectively. Measurements of physical adsorption of different substances demonstrated the following adsorption efficacy: CO2 – 4.47 mmol/g (0 °C, 800 mmHg) and 2.68 mmol/g (25 °C, 850 mmHg), H2 – 21.4 mg/g (–196 °C, 850 mmHg), CH4 – 1.21 mmol/g (20 °C, 750 mmHg) and C6H6 – 17.3 mmol/g (20 °C, p/p0≈1.0). Very good adsorption properties of microporous carbons obtained from Kevlar® fibers indicated that they might be successfully used in environmental engineering for adsorption and storage of carbon dioxide as well as volatile organic compounds. Other applications are associated with storage and usage of the energy of adsorbed hydrogen.