Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Selective catalytic reduction of NO with ammoniaat low temperature over Cu-promotedand N-modified activated carbon

Saad Marwa, Białas Anna, Grzywacz Przemysław, Czosnek Cezary, Samojeden Bogdan, Motak Monika

Chemical and Process Engineering

|

2020

|

Vol. 41, nr 1

59–-67

EN

Catalytic properties of activated carbons oxidized, treated with N-compounds, and promoted withcopper were studied in selective catalytic reduction NOXby ammonia (NH3-SCR). The modificationof the catalysts consisted of a series of steps (pre-oxidation of activated carbon, impregnation with urea,impregnation with copper). The physicochemical properties of the obtained samples were determinedusing X-ray diffraction, FT-IR spectroscopy, and low-temperature N2sorption. The modification withcopper improved the catalytic activity and stability of the catalysts. All the functionalized carbon dopedwith copper reached more than 90% of NO conversion and CO2did not exceed 240 ppm at 220◦C.The sample doped with 5 wt.% Cu had the maximum NO conversion of 98% at 300◦C. The maximum N2O concentration detected for the same sample was only 55 ppm, which confirmed its selectivity.

2

Evaluation of energy saving possibilities in cyclic fixed-bedadsorption process

Kowalski Krzysztof, Gabruś Elżbieta, Downarowicz Dorota

Chemical and Process Engineering

|

2020

|

Vol. 41, nr 3

209–-219

EN

The cyclic Electrothermal Temperature Swing Adsorption (ETSA) process in a fixed-bed column withSupersorbon K40 activated carbon (AC) was applied to remove propan-2-ol (IPA) from air. The bedwas electrothermally regenerated using direct resistive heating method. The tests were performed inthe range of operating parameters: IPA loading 0.18-0.26 kg/kg, voltage 19.5 V, set-point temperature393–403 K, nitrogen flow rate 0.12 m3/h.The analysis revealed, that raising the bed temperature resulted in an increase of desorption degree ofadsorbate, reduction of regeneration time and an increase in the energy consumption. The applicationof insulation enabled reduction of energy consumption and regeneration time by 27% and 10%,respectively.

3

Revalorization of mineral coal, to obtain carbonaceous materials with high added value

Vidal-Lombas Juan-José, Álvarez-Fernández Martina-Inmaculada, Casado-Sulé María-Concepción, Prendes-Gero Maria-Belen, Suárez-Domínguez Francisco-José

Archives of Mining Sciences

|

2020

|

Vol. 65, no. 2

225--239

EN

This paper shows the possibility that the mineral coal existing in the mining basins of northern Spain have a high added value. This would facilitate its future use in different fields such as new materials, nanotechnology, energy use in situ, coal bed methane, enhanced coal bed methane and coalmine methane.An analytical study of mineral coal samples is carried out. The samples come from two deposits loca-ted in coal basins of the Cantabrian Mountains. The duly prepared samples are subjected to an activation process. Within this transformation, different treatments are applied to different sub-samples. Some of the sub-samples suffer a previous demineralization by successive attacks with acids, followed by oxidation and pyrolysis. Finally, all of them are activated with CO2 and H2O(steam).The carbonaceous products resulting from each treatment are characterised. The results show that all the pre-treatments used were positive for the textural development of the materials. Likewise, proper management of the processes and of the different operating variables allows the procurement of carbo-naceous materials with a “tailor-made” structural development of the coal type. This material receives the name “activated” and can be employed in specific processes.

4

Węgiel aktywowany z odpadów opornika łatkowatego (Pueraria lobata) i jego zdolności adsorpcyjne

Jinhua S., Yufei Z., Zhiyong Z., Xiaoming C., Fulin H.

Przemysł Chemiczny

|

2018

|

T. 97, nr 6

973--978

PL

Odpady opornika łatkowatego aktywowane wodorotlenkiem potasu skarbonizowano, a otrzymany węgiel aktywny scharakteryzowano za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej. Jego powierzchnię właściwą określono za pomocą analizatora porów, a zdolność adsorpcji jonów Cu2+, Cd2+, Zn2+ i Pb2+ określono metodą spektrometrii mas sprzężonej z plazmą wzbudzaną indukcyjnie (ICP-MS). Jako wskaźniki jakości produktu wyznaczono wartości adsorpcji jodu i błękitu metylenowego. Najlepsze wyniki uzyskano przy 30-proc. stężeniu wodorotlenku potasu, gdy stosunek ciało stałe-ciecz wynosił 1:6, temperatura aktywacji wynosiła 700°C, aktywacja trwała 35 min, a wartości adsorpcji błękitu metylenowego i jodu wynosiły odpowiednio 130,63 mL/0,1 g i 1301,35 mg/g. Powierzchnia właściwa przygotowanego węgla aktywnego wynosiła 1023,83 m2/g, a wielkość porów 1,96 nm, zaś właściwości adsorpcyjne malały w szeregu Cu2+ > Pb2+ > Cd2+ > Zn2+. Zdolności adsorpcyjne węgla aktywnego wytworzonego z odpadów rośliny Pueraria były lepsze niż handlowego węgla aktywnego.

EN

Wastes from processing of Pueraria lobata were activated with 30% KOH soln. (solid-to-liq. ratio 1:6), carbonized at 700°C for 35 min and the resulting activated C was characterized by scanning electron microscopy. Its sp. surface area was detd. by using a pore analyzer and its adsorption capacity for Cu2+, Cd2+, Zn2+ and Pb2+ was detd. by mass spectroscopy with inductively coupled plasma. The I and methylene blue adsorption values were used as quality indexes (130.63 mL/0.1 g and 1301.35 mg/g, resp.). The sp. surface area of the activated C was 1023.83 m2/g, the pore size 1.96 nm and the adsorption abilities decreased in series Cu2+ > Pb2+ > Cd2+ > Zn2+. The adsorption ability the activated C prepd. was better than that of a com. activated C.

5

Impedance investigation of activated carbon material modified by ultrasound treatment

Ptashnyk W., Bordun I., Pohrebennyk V., Takosoglu J., Sadova M.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2018

|

R. 94, nr 5

186--189

EN

The influence of ultrasonic radiation in the cavitation regime on the properties of wood activated carbon has been studied. The optimum mode of ultrasound treatment that leads to increase of specific capacity of supercapacitors from 52 F/g to 151 F/g was determined. It was shown that ultrasound treatment does not cause significant changes in porous structure of activated carbon, but reduces the amount of surface groups. The impedance dependencies for the supercapacitors made both of the original and modified carbon have been analyzed. The equivalent electrical circuits modelling the impedance hodographs have been constructed. De Levie impedance model, modified by series connection of parallel RSCCSClinks, was used. It has been shown that ultrasonic radiation changes the properties of the surface and the Fermi level position shifts to the energy region with high states density of delocalised electrons.

PL

Badano wpływ promieniowania ultradźwiękowego w reżimie kawitacyjnym na właściwości węgla aktywnego drzewnego. Określono optymalny tryb leczenia ultrasonograficznego, który prowadzi do zwiększenia zdolności produkcyjnych superkondensatorów od 52 F / g do 151 F / g. Wykazano, że leczenie ultrasonograficzne nie powoduje istotnych zmian porowatej struktury węgla aktywnego, ale zmniejsza ilość grup powierzchniowych. Zależności impedancyjne dla superkondensatorów dokonano zarówno w oryginalnym, jak i modyfikowanym węglu. Zostały skonstruowane równoważne obwody elektryczne modelujące hodografy impedancji. Stosowano model impedancji De Levie, zmodyfikowany przez szeregowe połączenie równoległych łączników RSCCSC. Wykazano, że promieniowanie ultradźwiękowe zmienia właściwość powierzchni, a położenie poziomu Fermi przesuwa się do obszaru energetycznego z gęstą gęstością delokalizowanych elektronów.

6

Innowacyjny sposób wykorzystania niespalonych cząstek węgla zawartych w popiołach lotnych z węgla brunatnego

Rajczyk K., Gąsior D.

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2017

|

R. 10, nr 29

36--47

PL

Znacznym ograniczeniem w zastosowaniu do produkcji materiaów budowlanych popiołów wapiennych, powstających w procesie spalania węgla brunatnego, jest powstanie odpadu, w którym odnotowano obecność cząstek niespalonego węgla. Poddając ten rodzaj odpadu odpowiednim zabiegom polepszającym ich właściwości, możliwe jest zastosowanie tych odpadów do produkcji różnego typu materiałów dla budownictwa. W artykule skupiono się nad poprawą właściwości popiołu lotnego jako dodatku do cementu. Przedstawiono również wyniki wstępnych badań nad możliwością wykorzystania wydzielonego węgla zawartego w popiołach lotnych, które powstają w procesie spalania węgla brunatnego. W toku przeprowadzonych badań dokonano charakterystyki popiołu wapiennego pochodzącego z jednej z krajowych elektrowni opartej na spalaniu węgla brunatnego, posługując się metodą dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) oraz elektronowej mikroskopii skaningowej (SEM). Wydzielenie niespalonych cząstek węgla z popiołów lotnych wapiennych stanowiło próbę poprawy niektórych właściwości tego rodzaju popiołów, aby umożliwić ich wykorzystanie jako dodatku do cementu. Niespalony węgiel został wydzielony jako frakcja powyżej 315 µm i poddany badaniom adsorpcyjnym określającym skuteczność jego adsorpcji względem jonów amonowych oraz związków rtęci. Stężenie rtęci w badanych próbach oznaczono metodą absorpcyjnej spektrometrii atomowej przy długości fali 254 nm, natomiast zawartość jonów amonowych analizowano z wykorzystaniem metody chromatografii jonowej. Wstępne wyniki badań adsorpcyjnych wydzielonej z popiołów wysokowapiennych frakcji węglowej pozwalają przypuszczać, że znajdzie ona zastosowanie w ochronie środowiska.

EN

The significant limitation in the use of this waste type in the building materials industry is the presence of unburned carbon particles. Appropriate treatments to improve their properties, allow using them in the manufacture of various types of construction materials. The paper focuses on improvement of calcareous fly ash properties in order to use them as the cement additives as well as presents the results of preliminary research about the possibility of using coal included in fly ash produced during lignite combustion. The characteristic of calcareous ash from one of the national lignite-fired power plants was carried out by X-Ray Diffraction and Scanning Electron Microscopy (SEM) method. Separation of unburned carbon particles from calcareous fly ash was a properties improvement attempt of this ash type to enable their use as the cement additives. The unburned carbon was separated as a fraction above 315 µm and subjected to adsorption tests for its adsorption efficiency towards ammonium ions and mercury compounds. The mercury concentration in the test samples was determined by atomic absorption spectrometry at 254 nm, while the ammonium content was analyzed by ion chromatography method. The preliminary results of the adsorption experiments of carbon fraction isolated from the high-calcareous fly ash allow to suppose that this fraction is useful for environment protection.

7

Węgiel aktywowany w procesach adsorpcyjnych

Pijarowski P. M.

Zeszyty Naukowe. Inżynieria Środowiska / Politechnika Opolska

|

2016

|

nr 359, z. 9

57--60

EN

This paper describes the properties of activated carbon used in various areas of life. It described the history of the most important scientific achievements in the field of adsorption on activated carbon from Hippocrates time, through the World War I to the present time. Furthermore, described the possibility of obtaining and processing as well as applications.

8

Wysokoazotowe chitynowe materiały węglowe

Ilnicka A., Łukaszewicz J. P.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2016

|

T. 19, nr 2

205--215

EN

The large-scale practical application of fuel cells will be difficult to realize if the expensive platinum-based electrocatalysts for oxygen reduction reactions (ORRs) cannot be replaced by other efficient, low-cost, and stable electrodes. This paper concerns nitrogencontaining carbon materials which can act as a metal-free potential new electrode material. Nitrogen-doped microporous carbons were fabricated by an original simple chemical activation method in which chitin and Na2CO3 were employed as the carbon precursor and activation agent, respectively. In addition, a couple of samples were synthesized with urea. The textural and chemical properties of the porous carbons could be easily controlled by changing the Na2CO3/chitin ratio and activation temperature. The microstructure and composition were extensively investigated by the elemental analysis, low temperature nitrogen sorption, X-ray photoelectron spectroscopy, and scanning electron microscopy. The resulting carbons show well-developed porosity and different amounts of nitrogen, depending on preparation conditions. It is found that the pyrolysis temperature yielded a considerable effect on the pore structure, elemental composition, and chemical configuration. Microporosity was the main contributor to the total pore volume for all carbons. Due to high pore volume, well-suited porosity and high nitrogen content (9.87 wt.%), these porous carbons may be applied as electrode material for oxygen reduction reaction. The presented exceptional features such as simple and convenient preparation procedure, easily obtained raw materials (chitin), and low cost, makes that new nitrogen-doped activated carbons are promising materials for microbial fuel cells.

PL

Otrzymywanie nowych wysokoazotowych materiałów węglowych cieszy się coraz większym zainteresowaniem, o czym świadczą liczne prace pojawiające się na przestrzeni ostatnich lat. Zainteresowanie tą grupą materiałów wynika z szerokiego pola ich zastosowań, m.in. w adsorpcji CO2 lub w urządzeniach elektrochemicznych. Występowanie określonych grup funkcyjnych na powierzchni wysokoazotowych materiałów węglowych determinuje pole ich zastosowań. Nowe materiały węglowe zostały otrzymane poprzez zaproponowaną metodę aktywacji chemicznej, w której chityna i Na2CO3 były odpowiednio wykorzystane jako prekursor węglowy i czynnik aktywujący. Ponadto kilka próbek zsyntetyzowano z dodatkiem mocznika. Własności teksturalne i chemiczne porowatych węgli mogą być łatwo sterowane przez zmianę stosunku Na2CO3/chityna i temperatury aktywacji. Mikrostruktura i skład zostały gruntownie zbadane poprzez analizę elementarną, izotermy sorpcji azotu, rentgenowską spektroskopię oraz skaningową mikroskopię elektronową. Uzyskane węgle wykazują wysoko rozwiniętą porowatość i różne ilości azotu, zależne od warunków prowadzonego procesu. Stwierdzono, że temperatura pirolizy ma znaczący wpływ na strukturę porów, skład pierwiastkowy i konfigurację chemiczną. Temperatura pirolizy od 600 do 900°C wpływa na powierzchnię właściwą i zawartość azotu w węglu aktywowanym. Mikropory stanowią dominującą formę w całkowitej objętości porów. Ze względu na dużą objętość porów, dobrze określoną mikroporowatość i wysoką zawartość azotu (9,87% wag.) te porowate węgle mogą być przykładowo stosowane jako materiał elektrodowy w reakcji redukcji tlenu.

9

Cementation as a method of remediation of soil contaminated with xylene

Banaszkiewicz K. P., Marcinkowski T. A.

Environment Protection Engineering

|

2014

|

Vol. 40, nr 1

57--66

EN

The research was performed to evaluate usability of stabilization/ solidification (S/S) processes in permanent separation of the surface of soil contaminated with xylene in order to reduce its emission to the environment. For the needs of the experiment, soil samples were prepared with the same amounts of solvent and then, after averaging their physicochemical composition, stabilized with Portland cement CEM II 32,5 R. In the course of stabilization/solidification process, all emitted gaseous contaminants were monitored. The effect of a binder dose on xylene emission was evaluated based on the momentary concentrations (C8H10) monitored above the surface of reactive mixture using a flame-ionization detector. Simultaneously, contaminated air was run through pipes filled with activated carbon. Then, based on chromatographic analysis of xylene vapors adsorbed on activated carbon, the measured momentary concentrations were verified.

10

Badania nad otrzymywaniem nanometrycznych materiałów kompozytowych typu Covetic

Kwaśniewski P., Kiesiewicz G., Knych T., Mamala A., Kawecki A., Smyrak B., Ściężor W.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2013

|

R. 58, nr 11

698--703

PL

Aktualnie na świecie poszukuje się nowych materiałów o własnościach dotychczas nieosiągalnych. Poszukiwania te głównie ukierunkowane są na podwyższenie przewodności elektrycznej, własności wytrzymałościowych, odporności korozyjnej, reologicznej itd. Efekt ten może być osiągnięty przez łączenie nowoczesnych materiałów węglowych m.in. nanorurek i grafenu z metalami. W ostatnich latach powstała również koncepcja metalurgicznej syntezy węgla aktywowanego z metalami takimi jak Cu, Al, Ag, Au, Sn, Zn, Pb mająca na celu uzyskanie nowego materiału o własnościach użytkowych dotychczas nieosiągalnych. W artykule przedstawiono wyniki badań na dotrzymywaniem materiałów typu Covetic oraz badania własności mechaniczno-elektrycznych i strukturalnych materiałów uzyskanych w procesie metalurgicznej syntezy miedzi z wybranymi materiałami węglowymi. Badania syntezy prowadzono w warunkach przepływu prądu, mieszania mieszaniny miedź-węgiel oraz przy użyciu gazów ochronnych. Badania przeprowadzono przy wsparciu International Copper Association (New York) w porozumieniu z Firmą Third Millennium Metals, LLC (Waverly, Ohio).

EN

A trend of new materials development is currently observed. New materials with the above standard properties: mainly materials with higher electrical conductivity, higher mechanical properties and higher rheological and corrosion resistance are under developments. The effect of increase of properties over conventional alloys may be realised by using modern, noble forms of carbon like CNTs graphene or activated carbon. Methods of metallurgical synthesis of activated carbon with Cu, Al, Ag, Au, Sn, Zn, Pb were found during last years to create new materials with some unusual properties. The paper presents the research results of Covetic material synthesis, its mechanical and electrical properties and microstructure investigations. Covetic materials were synthesised by the metallurgical method with additional electric current flow throw the melt and with additional mechanical stirring of liquid copper and carbon under protective gases. The research were supported by International Copper Association (New York) with Third Millennium Metals, LLC (Waverly, Ohio) agreement.

11

Nano-CaCO3 jako matryca do przygotowania z chitozanu bogatych w azot mezoporowatych materiałów węglowych

Kucińska A., Łukaszewicz J.P.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2013

|

T. 16, nr 2

193--204

PL

Pomimo długiej historii węgle aktywowane wciąż znajdują zastosowanie jako specyficzne adsorbenty i katalizatory. Specyficzność właściwości adsorpcyjnych i katalitycznych jest w dużej części uwarunkowana obecnością określonych pierwiastków na powierzchni węgla, głównie w formie tzw. heteroatomowych grup funkcyjnych. W ostatnim czasie, oprócz węgli aktywowanych zawierających tlenowe grupy funkcyjne, szczególnym zainteresowaniem cieszą się węgle o wysokiej zawartości azotu. Są one otrzymywane ze względu na szereg możliwych zastosowań, jak: adsorpcja gazów o charakterze kwasowym (m.in. CO2), adsorpcja jonów metali z roztworów czy wytwarzanie elektrod do superkondensatorów, ogniw paliwowych i innych urządzeń elektrochemicznych. Przedmiotem niniejszej pracy było wykorzystanie naturalnego biopolimeru do otrzymywania węgli aktywowanych. W badaniach zastosowano opracowaną przez autorów oryginalną metodę rozwijania parametrów powierzchniowych, wykorzystując CaCO3 jako matrycę nieorganiczną i chitozan jako prekursor matrycy węglowej. Głównym celem zastosowanej metody wytwarzania było uzyskanie materiałów o wysokiej zawartości azotu (powyżej 5% wagowo) i rozwiniętych parametrach strukturalnych. Wykazano wpływ sposobu użycia matrycy CaCO3 oraz temperatury prowadzonego procesu karbonizacji na rozwinięcie pola powierzchni uzyskanych materiałów. W celu sprawdzenia wpływu dodatku, tzw. N-reagenta, na parametry strukturalne otrzymanych materiałów węglowych w jednej z serii próbek zastosowano opcjonalny dodatek małocząsteczkowego nośnika azotu. Uzyskane pola powierzchni BET mieszczą się w zakresie do 1025 m2g−1, a zawartość azotu wynosi do 15,0% wag.

EN

Despite a long history active carbons still are used as special adsorbents and catalysts. The specificity of the adsorptive and catalytic properties is largely determined by the presence of certain elements in the surface of the carbon, mainly in the form of so-called heteroatomic functional groups. Recently, in addition to oxygen-containing activated carbon functional groups, nitrogen-rich active carbons have gained particular interest. They are fabricated due to a number of possible applications, such as adsorption of acidic gases (among others CO2), the adsorption of metal ions from solutions, or production of electrodes for supercapacitors, fuel cells and other electrochemical devices. The object of this study was to use a natural biopolymer for the preparation of activated carbons. The studies developed by the authors exploit an original method for the achievement of useful surface parameters based on the application of a template-CaCO3 and chitosan as a precursor of carbon matrix. The main purpose of the method of preparation was to obtain carbonaceous materials of a high nitrogen content (more than 5% by weight) and satisfactory structural parameters. It was proven that a proper CaCO3 usage and variation of carbonization temperature led to the development of the surface area and pore structure. In order to test the effect of the so- -called N-reagent on the structural parameters of active carbons, one of a series of samples was subjected to the action of a low molecular weight nitrogen carrier. The porous structure of activated carbons derived from chitosan can be tailored by the proper use of templates, i.e. strictly microporous activated carbons can be manufactured as well as a micro- -mesoporous carbons. The activated carbons obtained in a wide range of carbonization temperature (600÷800°C) even without the addition of N-reactant had a very high level of nitrogen (6.8÷9.6% by weight) bonded to the carbon matrix in various chemical form. BET surface area for the activated carbons obtained using N-reactant approached 1025 m2g−1, while the content of nitrogen reached 15.0% by weight. Basing on the results of XPS analysis several chemical types of nitrogen functional groups such as amine (I-row), pyrimidine and pyridine N-oxide were detected.

12

Removal of selected organic compounds on modified activated carbons

Okoniewska E., Lach J., Ociepa E., Stępniak L.

Environment Protection Engineering

|

2013

|

Vol. 39, nr 2

135--144

EN

The presented work attempted to modify activated carbons with ultrasonic field and evaluate the efficiency of sorption of organic compounds on the obtained modified activated carbons. The results showed that the applied procedure had a positive effect on the removal of the investigated substance. In the case of removal of benzoic and phthalic acids, the highest sorption capacities were obtained for activated carbons modified with ultrasonic waves with the amplitude of 100% and the exposure time of 5 min. The removal efficiency for both acids was approximately 80% at the initial pH and 65% at pH = 8.0. Sorption of imidazole on modified activated carbons showed that lower final concentration was obtained for activated carbons modified with ultrasounds at the amplitude of 100%. The time of exposure to ultrasounds did not have a significant effect on reducing final concentrations. The average removal degree was approximately 45%. Sorption of phenol showed that the average degree of removal was approximately 80% for the solution of the initial pH whereas for higher pH the average removal degree was close to 65%.

13

Removal of chromium from aqueous solutions using Derris indica wood based activated carbon. Adsorption batch studies

Ulaganathan S., Govindan V.

Environment Protection Engineering

|

2013

|

Vol. 39, nr 3

21--29

EN

Adsorption efficiency in removal of chromium from waste water has been studied using Derris indica based activated carbon by conducting batch adsorption tests. Adsorption kinetics of chromium removal by Derris indica was examined by varying factors such as pH and concentration of synthetic solution and dosage of activated carbon. It has been found that the Derris indica based activated carbon is able to remove 80 mg/dm3 of chromium from aqueous solution by dosage of 0.8 g/150 cm3 with optimum contact time of 15 min. The isotherm data confirms with both Langmuir and Freundlich isotherm forms.

14

Techniki modyfikacji chemicznej struktury powierzchni adsorbentów węglowych

Pietrowski P.

Przemysł Chemiczny

|

2012

|

T. 91, nr 4

594-597

PL

Modyfikacja charakteru chemicznego powierzchni materiałów węglowych (węgli aktywnych i włókien węglowych) stwarza możliwości otrzymywania materiałów adsorpcyjnych o dedykowanych, specyficznych właściwościach determinujących ich zastosowanie. Do modyfikacji składu chemicznego powierzchni sorbentów mogą być zastosowane metody wykorzystujące oddziaływanie kwasów i zasad, promieniowanie mikrofalowe, oddziaływanie ozonu oraz plazmy. W artykule dokonano przeglądu wybranych metod modyfikacji chemicznego składu powierzchni materiałów węglowych stosowanych do adsorpcji z fazy gazowej i ciekłej.

EN

A review, with 57 refs, of chem. and phys. methods for modification of C adsorbents.

15

Elektrochemiczne i chemiczne badania skutków kontaktu powierzchni węgla aktywnego z ozonem

Popiel S., Cudziło S., Darlewski W., Świątkowski A., Laszczak J.

Przemysł Chemiczny

|

2012

|

T. 91, nr 7

1367-1370

PL

Zbadano skutki kontaktu ozonu w mieszaninie z tlenem z powierzchnią węgla aktywnego w temperaturze pokojowej. Stosowano różne czasy kontaktu (przepływu strumienia gazowego przez granulowany węgiel w warstwie fluidalnej) oraz różne stężenia ozonu w mieszaninie z tlenem. Skutki oceniano, wykorzystując polarografię (zawiesiny węgla aktywnego), woltamperometrię z zastosowaniem elektrod z past węglowych, miareczkowanie pehametryczne, zobojętnianie NaOH w warunkach statycznych oraz termograwimetrię. Wykazano chemiczne wbudowywanie tlenu w powierzchnię węglową oraz stwierdzono istotny wpływ czasu kontaktu ozonu z węglem aktywnym. Zastosowane metody badawcze dały zgodne wyniki i okazały się przydatne do oceny skutków utleniania powierzchni węglowej ozonem.

EN

Com. activated C was oxidized with O₃/O₂ mixt. at 20°C for 15–180 min. The oxidized C samples were studied for functional (acidic) groups on the C surface by alkalimetric tiration, thermal stability (mass loss) at 150–550°C, and oxidn. degree by polarography and voltammetry (carbon paste electrodes). Nature of the chem. oxidn. of the C surface was disclosed.

16

Wpływ modyfikacji powierzchni materiałów węglowych na proces adsorpcji jonów miedzi

Walczyk M., Biniak S.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2006

|

T. 9, nr 2

211-222

PL

Jako materiał wyjściowy zastosowano handlowy węgiel aktywowany NORIT ROW 0.8 supra, z którego za pomocą stężonych kwasów solnego i fluorowego usunięto prawie całkowicie zanieczyszczenia mineralne. Otrzymany preparat podzielono na sześć porcji, z których jedną pozostawiono bez dalszej modyfikacji (AW), natomiast pozostałe modyfikowano, stosując następujące procedury: wygrzewanie (3 godz., 673 K) w strumieniu wilgotnego powietrza (OWA), działanie (3 godz., 355 K) stężonym kwasem azotowym (ONA), wygrzewanie (3 godz., 673 K) w strumieniu mieszaniny (1:1) tlenu i amoniaku (OPA), wygrzewanie (3 godz., 1173 K) w strumieniu amoniaku (HTA), wygrzewanie (3 godz., 1173 K) w próżni (HTV). Powierzchnię i podstawową strukturę porowatą otrzymanych próbek węglowych określono w oparciu o niskotemperaturowe (77 K) izotermy adsorpcji-desorpcji azotu. Wykazano, że różnice w wielkości wewnętrznej powierzchni właściwej wyznaczonej metodą BET (SBET) modyfikowanych węgli są rzędu kilku procent, jedynie w przypadku węgla modyfikowanego kwasem azotowym (ONA) stwierdzono nieco większy spadek jej wartości. W celu określenia właściwości kwasowo-zasadowych otrzymanych próbek węglowych wyznaczono równowagowe wartości pH ich zawiesiny (pH*) w roztworze soli obojętnej. Badania te wykazały, że uzyskano materiały węglowe o kwasowym (ONA, OWA), amfoterycznym (AW, OPA) lub zasadowym (HTA, HTV) charakterze chemicznym powierzchni (pH* w granicach od 3,5 do 10,9). Strukturę chemiczną powierzchni badanych materiałów węglowych określono, stosując standardową metodę selektywnej neutralizacji grup funkcyjnych zasadami o wzrastającej mocy lub miareczkując 0,1 M kwasem solnym. Opierając się na tych rezultatach, obliczono gęstość powierzchniowych ładunków elektrycznych węgli aktywnych w roztworach elektrolitu. Uzyskane próbki aktywnych materiałów węglowych różniły się drastycznie pod względem chemicznym powierzchni przy jednoczesnym zachowaniu budowy matrycy węglowej oraz niewielkim zróżnicowaniu powierzchni właściwej i struktury porowatej. Badano następnie wpływ zróżnicowanej struktury chemicznej powierzchni materiałów węglowych na wielkość adsorpcji nadmiarowej oraz szybkość procesu ustalania się równowagi adsorpcyjnej jonów miedzi(II) z roztworu wodnego o stężeniu wyjściowym 0,025 M. Zmiany stężenia jonów miedzi podczas adsorpcji rejestrowano przy użyciu elektrody jonoselektywnej. Stwierdzono istotną zależność adsorpcji maksymalnej oraz szybkości adsorpcji jonów miedzi od chemizmu powierzchni węgli aktywowanych. Na adsorpcję mają wpływ nie tylko właściwości kwasowo-zasadowe grup funkcyjnych, ale również obecność i rodzaj heteroatomów (tlen, azot) na powierzchni węgla aktywowanego i tworzących centra adsorpcyjne. Największą adsorpcję maksymalną stwierdzono w przypadku węgli o zasadowym charakterze powierzchni (węgiel HTV pozbawiony heteroatomów i HTA zawierający azot wbudowany w sieć węglową), nieco mniejszą dla węgla silnie utlenionego (węgiel ONA pokryty tlenowymi grupami funkcyjnymi o charakterze kwasowym). Wskazuje to na mieszany mechanizm procesu adsorpcyjnego - od adsorpcji jonowymiennej poprzez tworzenie kompleksów powierzchniowych do oddziaływań typu Π-d pomiędzy jonami a powierzchnią węgli. Na podstawie uzyskanych zależności adsorpcji od czasu zostały wyznaczone efektywne współczynniki dyfuzji De jonów miedzi w porach materiału sorpcyjnego, stosując uproszczoną procedurę, bazującą na analitycznym rozwiązaniu prawa Ficka. Szybkość dyfuzji jonów w strukturze porowatej sorbentu węglowego w istotny sposób zależy od budowy chemicznej powierzchni i jest największy dla węgla HTA, gdzie adsorpcja ma prawdopodobnie charakter kompleksotwórczy (oddziaływania jonów metalu z azotem w sieci węglowej). Uzyskane wyniki badawcze po raz pierwszy wykazały wpływ chemicznej struktury węglowego materiału sorpcyjnego nie tylko na wielkość adsorpcji jonów metalu (pojemność adsorpcyjną względem określonego jonu), ale również na szybkość procesu (czas potrzebny do osiągnięcia stanu równowagi adsorpcyjnej) i wartości współczynnika dyfuzji sorbowanych jonów. Rezultaty badań adsorpcji jonów miedzi(II) najprawdopodobniej będzie można również odnieść do procesów adsorpcyjnych innych metali ciężkich, stanowiących zanieczyszczenie wód i ścieków.

EN

The starting material - the commercial activated carbon NORIT ROW 0.8 supra - was treated with concentrated hydrochloric and hydrofluoric acids to remove mineral impurities. The product was divided into six portions - one (AW) was used unmodified; the other five were modified as follows: heating (3 h, 673 K) in a stream of moist air (OWA), treatment (3 h, 355 K) with concentrated nitric acid (ONA), heating (3 h, 673 K( in a stream of a 1:1 oxygen-ammonia mixture (OPA), heating (3 h, 1173 K( in a stream of ammonia (HTA), heating (3 h, 1173 K) under vacuum 10-² Pa (HTV). The specific surface areas and pore structures of these activated carbons were determined from low-temperature (77 K) nitrogen adsorption-desorption isotherms. The differences between the BET-determined internal specific surface areas (SBET) of the modified carbon samples were shown to be not greater than a few per cent; only the SBET of the ONA sample was somewhat lower than that of the other samples. In order to define the acid-base properties of the modified activated carbon samples the equilibrium pH of their slurries (pH*) in neutral salt solution was determined. These values show that the modification procedures yield carbon materials with acidic (ONA, OWA), amphoteric (AW, OPA) and basic (HTV, HTA) surface properties (pH* from 3.5 to 10.9). The surface chemical structures (type and number of functional groups) of the carbons were determined by selective neutralization with bases of increasing strength (acidic functional groups) or by titration with HCl (basic functional groups). The positive and negative surface charges of the carbon samples in electrolyte solutions were calculated from the neutralization data. The activated carbons obtained differed dramatically in their surface chemical properties; at the same time, however, the structure of the carbon matrix remained intact and the specific surface area and porosity changed only slightly. The adsorption capacities of the modified activated carbon materials towards copper(II) ions as well as the relations between adsorption and the contact time between the carbons and solutions of Cu(NO3)2 [0.025 M aq.] were determined. Changes in the Cu2+ ion concentration during adsorption were measured with a Cu-ion-selective electrode. The relations between the surface chemistry of the activated carbon and the adsorption capacity and adsorption rate were found to be significant. Adsorption depended not only on the acid-base properties of the carbon surface but also on the presence of heteroatoms (nitrogen and/or oxygen) bonded to the carbon surface (adsorption centers). The adsorption capacity was highest in basic carbons (HTV - thermally deprived of surface heteroatoms, HTA - with nitrogen in the carbon lattice) and slightly lower in oxidized carbon (ONA - with strongly acidic surface groups). The results of this research indicate that the mechanisms of metal ion adsorption are complex, involving not only ion-exchange (Cu2+/H+) adsorption (dominant for oxidized "acidic" carbons), but also surface metal complex formation with Π electrons and heteroatoms (in the carbon matrix), and with non-dissociative surface functional groups. From the time-adsorption dependencies (kinetic curves) obtained, the effective diffusion coefficients (De) of copper ions in the sorbent pore structure were calculated using a simplified procedure based on the analytical solution of Fick's law. The rate of Cu(II) ion diffusion into activated carbon pores depends substantially on the chemical structure of the carbon surface and was the highest for the HTA sample: in this case, the probable adsorption mechanism involved the formation of a complex between the metal ions and surface nitrogen as ligands. This research has demonstrated for the first time the influence of the chemical structure of activated carbon materials on the adsorption capacity towards metal ions, on their rate of adsorption, and on the diffusion coefficients of the sorbed ions. The results concerning the adsorption of copper(II) ions can probably be extrapolated to the adsorption of other heavy metal ions contaminating fresh and waste waters on activated carbon.

17

A New Method and Equipment for Manufacturing New Adsorptive Materials with Active Carbon Content

Czaplicki Z.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2006

|

Vol. 14, no. 4 (58)

75--78

EN

This paper presents a new method and equipment for manufacturing adsorptive materials. The new filter materials are designed for cleaning air from impurities in the form of strongly irritant aromatic or chemical substances. The adsorbent material adopted for the experimental part was a polypropylene fibrous filter material powder-sprayed with fine-granulated active carbon. The active carbon was permanently bonded with the filter material, being partly melted into the surface of its fibres. The adsorbent materials produced, based on carbon-powdered PP stitched nonwovens, were subjected to laboratory tests. The results of the tests showed that these materials were characterised by good end-use properties as a respiratory protective material to safeguard the user against harmful air-borne impurities. The composite adsorbent filter material which we developed can be used in many fields, including air-conditioning, ventilation, hospital equipment, respiratory protective equipment, etc.

PL

Przedstawiono nową metodę i urządzenie do wytwarzania unikalnych materiałów adsorpcyjnych. Otrzymane materiały filtracyjne mogą służyć do oczyszczania powietrza z silnie drażniących aromatycznych zanieczyszczeń oraz substancji chemicznych. Podczas badań eksperymentalnych materiały adsorpcyjne były przygotowane jako materiały filtracyjne z włókien polipropylenowych z naniesionym powierzchniowo węglem aktywnym o niskiej granulacji. Węgiel aktywny był trwale związany z materiałem filtracyjnym poprzez częściowe jego wtopienie na powierzchni włókien. Otrzymane materiały adsorpcyjne w postaci nawęglonych włóknin PP były poddane badaniom laboratoryjnym. Wyniki tych badań pokazały, że materiały te charakteryzują się dobrymi właściwościami użytkowymi i ochronnymi względem par substancji szkodliwych. Kompozytowe adsorpcyjne materiały filtracyjne mogą być zastosowane w wielu dziedzinach: w klimatyzacji, w wentylacji i ochronach osobistych dróg oddechowych.

18

Composite Nonwovens: The Bonding Durability of Sorbent Particles

Nowicka C.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2003

|

Vol. 11, no. 3 (42)

46--49

EN

We herein present a method (developed at the Textile Research Institute, Łódź) for evaluating the bonding durability of sorbent particles to composite nonwovens produced according to the melt-blown technique. Samples of composite nonwovens with different structures, i.e. area weight, thickness and carbon contents, were subjected to the tests on bonding durability of sorbent particles according to this method. The influence of nonwoven structure onto this property has also been analysed.

PL

Przedstawiono opracowaną w Instytucie Włókiennictwa w Łodzi metodę badania trwałości związania cząsteczek sorbentu we włókninach kompozytowych, otrzymanych techniką pneumotermiczną znaną w literaturze światowej pod nazwą melt-blown. Badaniom tym poddano włókniny kompozytowe o różnej masie powierzchniowej, grubości i zawartości sorbentu (węgla aktywnego). Zanalizowano wpływ struktury włókniny na ilość osypanego węgła aktywnego.

19

Badanie porównawcze przewodnictwa cieplnego złoża aktywowanego węgla

Polesek-Karczewska S., Grochal B.J.

Prace Naukowe Instytutu Techniki Cieplnej i Mechaniki Płynów Politechniki Wrocławskiej. Konferencje

|

1998

|

Vol. 53, nr 9

731-736

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań przewodnictwa ciepła złoża węgla aktywowanego z ziaren o różnych rozmiarach. Badania przeprowadzono na stanowisku do pomiarów nieustalonej wymiany ciepła, na którym identyczne badania wykonano dla złóż kul o jednakowych rozmiarach, bazaltowych i stalowych. Porównanie zmian rozkładów temperatury w badanych złożach w funkcji czasu pozwoliło stwierdzić, że przewodnictwo złoża aktywowanego węgla w postaci ziaren o różnych rozmiarach można wyznaczyć według modelu wykorzystywanego dla złóż jednakowych kul o średnicy bliskiej oszacowanemu średniemu rozmiarowi ziarna aktywowanego węgla.

EN

Result of research on thermal conductivity of packed bed of activated carbon of different size particles have been presented in the paper. Experiments have been done on experimental apparatus built to investigate transient heat transfer, on which the same research had been done for beds of basalt spheres and steel spheres. Comparison of time variation of temperature distribution in investigated beds has shown, that thermal conductivity of bed of activated carbon of various size grains can be estimated on the basis of model used for beds of identical spheres of diameter close to evaluated average size of activated carbon particle.