Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Evaluation of CO2 adsorption capacity with a nano-CaO synthesized by chemical combustion/ball milling

Granados-Correa Francisco, Jiménez-Reyes Melania

Materials Science Poland

|

2022

|

Vol. 40, No. 2

257--269

EN

The adsorption of CO2 on a nano-calcium oxide (nano-CaO) adsorbent was investigated under different conditions of temperature and supply pressure, considering kinetic, isotherm, and thermodynamic parameters. CaO is a crystalline material with a high surface area and nanosized particles with high porosity, which showed rapid initial CO2 adsorption rates in the moderate temperature range studied. The adsorption was well described by the pseudo-second-order and the intraparticle diffusion kinetic models. The Langmuir isotherm model fitted the experimental data well, indicating a monolayer-type process. The thermodynamic parameters revealed that the CO2/nano-CaO adsorption was endothermic, not spontaneous, and proceeded via physical and chemical processes. The activation energy value confirmed that the mechanism involved is a chemical process. In addition, the nano-CaO adsorbent could be regenerated five times without any significant loss of performance or properties. All the obtained results reveal that this porous nanoadsorbent has huge potential to be applied for CO2-capture technologies on a large scale.

2

Sepiolite-based adsorbents for carbon dioxide capture

Szymańska Alicja, Kiełbasa Karolina

Polish Journal of Chemical Technology

|

2021

|

Vol. 23, nr 1

1--6

EN

Sepiolite and the sepiolite-based materials were studied in terms of carbon dioxide adsorption. The pore structure and the surface characterization of the obtained materials were specified based on adsorption-desorption isotherms of nitrogen measured at –196°C and carbon dioxide at 0°C. The specifi c surface area (SSA) was calculated accord-ing to the BET equation. The pore volume was estimated using the DFT method. Pristine sepiolite has shown the following value of SSA and CO2 uptake at 0°C – 105 m2/g and 0.27 mmol/g, respectively. The highest value of these parameters was found for material obtained by KOH activation of mixture sepiolite and molasses (MSEP2) – 676 m2/g and 1.49 mmol/g. Sample MSEP2 also indicated the highest value of total pore volume and micropores volume with a diameter up to 0.8 nm.

3

Mikroporowate pianki węglowe do adsorpcji CO2 otrzymywane z nanosfer węglowych

Sreńscek-Nazzal Joanna, Kiełbasa Karolina

Przemysł Chemiczny

|

2020

|

T. 99, nr 1

70--73

PL

Przedstawiono syntezę mikroporowatych pianek węglowych z nanosfer węglowych produkowanych z przyjaznej środowisku sacharozy. Otrzymane materiały scharakteryzowano metodą adsorpcji azotu w temp. -196°C oraz SEM. Stwierdzono, że otrzymane pianki węglowe były dobrymi adsorbentami CO₂. Najwyższa adsorpcja pod ciśnieniem 1 bar w temp. 0°C wyniosła 6,34 mmol/g, a w 25°C 4,38 mmol/g.

EN

Aq. solns. of sucrose (concn. 0.5-1.0 mol/L) were heated either in an autoclave at 200°C and 12 bar for 12 h or in a microwave reactor at 160°C and 40 bar for 0,4 h. Then the carbonizates were activated sep. (750°C, N atmosphere, KOH in a mass ratio of 2:1 in relations to carbonaceous material) to compare their CO₂ adsorption capacity. The methods used and sucrose concn. had a significant impact on the amt. of the adsorbed gas. The highest adsorption value was achieved after carbonization in autoclave at the sucrose concn. 0.5 mol/L. The use of more concd. sucrose solns. in each of the tested methods resulted in a decrease in the adsorption capacity of the tested materials.

4

Activated carbons from common nettle as potential adsorbents for CO2 capture

Szymańska Alicja, Skoczek Amelia, Przepiórski Jacek

Polish Journal of Chemical Technology

|

2019

|

Vol. 21, nr 1

59--66

EN

Activated carbons (ACs) prepared from common nettle (Urtica Dioica L.) were studied in terms of carbon dioxide adsorption. ACs were prepared by KOH chemical activation in a nitrogen atmosphere at temperatures (ranging from 500 to 850°C). The pore structure and the surface characterization of the ACs were specified based on adsorption-desorption isotherms of nitrogen measured at –196°C and carbon dioxide at 0°C. The specific surface area was calculated according to the BET equation. The pore volume was estimated using the DFT method. The highest values of the specific surface area (SSA) showed activated carbons produced at higher carbonization temperatures. All samples revealed presence of micropores and mesopores with a diameter range of 0.3–10 nm. The highest value of the CO2 adsorption, 4.22 mmol/g, was found for the material activated at 700°C.

5

Utilization of spent dregs for the production of activated carbon for CO2 adsorption

Serafin J.

Polish Journal of Chemical Technology

|

2017

|

Vol. 19, nr 2

44--50

EN

The objective of this work was preparation of activated carbon from spent dregs for carbon dioxide adsorption. A saturated solution of KOH was used as an activating agent. Samples were carbonized in the furnace at the temperature of 550°C. Textural properties of activated carbons were obtained based on the adsorption-desorption isotherms of nitrogen at −196°C and carbon dioxide at 0°C. The specific surface areas of activated carbons were calculated by the Brunauer – Emmett – Teller equation. The volumes of micropores were obtained by density functional theory method. The highest CO2 adsorption was 9.54 mmol/cm3 at 0°C – and 8.50 mmol/cm3 at 25°C.

6

Activated carbons prepared from hazelnut shells, walnut shells and peanut shells for high CO2 adsorption

Lewicka K.

Polish Journal of Chemical Technology

|

2017

|

Vol. 19, nr 2

38--43

EN

Research treats about producing activated carbons for CO2 capture from hazelnut shells (HN), walnut shells (WN) and peanut shells (PN). Saturated solution of KOH was used as an activating agent in ratio 1:1. Samples were carbonized in the furnace in the range of temperatures 600°C–900°C. Properties of carbons were tested by N2 adsorption method, using BET equation, DFT method and volumetric CO2 adsorption method. With the increase of carbonization temperature specific surface area of studied samples increased. The largest surface area was calculated for samples carbonized at 900°C and the highest values of CO2 adsorption had samples: PN900 at 0°C (5.5 mmol/g) and WN900 at 25°C (4.34 mmol/g). All of the samples had a well-developed microporous structure.

7

Monolityczne hybrydowe sorbenty ditlenku węgla

Ciemięga A., Maresz K., Malinowski J. J., Mrowiec-Białoń J.

Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk

|

2016

|

nr 20

127--136

PL

Opracowano nowe strukturalne sorbenty ditlenku węgla oparte na poliaminach osadzonych w krzemionkowych monolitycznych materiałach o bimodalnej strukturze porów. Zbadano zależność pojemności sorpcyjnej od rodzaju i ilości wprowadzonych prekursorów amin. Otrzymane wyniki porównano z danymi literaturowymi sorpcji CO2 na podobnie zmodyfikowanych proszkowych, porowatych materiałach. Zaproponowane nośniki, poza zdecydowanie lepszą użytkową formę, wykazywały lepsze właściwości sorpcyjne.

EN

New structural carbon dioxide sorbents based on supported polyamines onto silica monoliths with hierarchical pore structure were elaborated. Sorption capacity/type/amount of amine precursor relationships were studied. The results obtained were compared with the literature data relating to the sorption of CO2 on similarly modified powdered porous materials. The proposed carriers, in addition to a more usable form, showed improved sorption properties.

8

Otrzymywanie i badanie właściwości adsorpcyjnych mikroporowatych kul węglowych

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

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2016

|

T. 19, nr 2

169--182

EN

The modified Stöber method involving a one-step simultaneous calcination and activation was used to obtain highly microporous carbon spheres. Resorcinol and formaldehyde were used as carbon precursors, potassium oxalate was employed as an activating agent and carbon source, and ammonia was used as a polymerization catalyst. The resulting spherical phenolic resins containing potassium salt were subjected to simultaneous carbonization and activation at 600°C for 4 hours in flowing nitrogen. However, non-activated carbon spheres (without potassium oxalate) were carbonized at 600°C for 2 hours in flowing nitrogen. The simultaneous carbonization and activation of polymeric spheres afforded carbon spheres with much higher microporosity than that in the spheres obtained without potassium salt. In the case of activated spheres each the specific surface area, the total pore volume and the micropore volume increased about twice. The obtained carbon spheres featured the specific surface area of 1490 m2 g-1, total pore volume of 0.74 cm3 g-1, the ultramicropore volume of 0.38 cm3 g-1 and the micropore volume of 0.61 cm3 g‒1. A well-developed microporosity, in particular ultramicroporosity (pores of sizes below 1.0 nm), has an essential influence of adsorption of CO2. The activated spheres adsorbed 7.67 mmol g-1 at 0°C and 1 atm. These spheres featured also high working capacity with respect to CO2 equal 4.23 mmol g-1 estimated as the difference between the gas uptake at 30°C and 1 atm and the gas uptake at 60°C and 0.0013 atm. The pore size distributions calculated from nitrogen adsorption isotherms at ‒196°C and from CO2 adsorption isotherms at 0°C by using the density functional theory for heterogeneous surfaces, 2D-NLDFT, are also shown. These distributions confirmed a significant development of microporosity in the activated carbon spheres. Also, the isosteric heat of CO2 adsorption was calculated by using CO2 adsorption isotherms measured in the temperature range from 0 to 60°C. The isosteric heat of adsorption on activated carbon spheres varies from 40 kJ mol-1 to about 25 kJ mol-1. This study shows that a simultaneous carbonization and activation of phenolic resin spheres affords carbon spheres with high microporosity suitable for CO2 capture at ambient conditions.

PL

Wykorzystując zmodyfikowaną metodę Stöbera, otrzymano, w jednoetapowym procesie karbonizacji z równoczesną aktywacją, wysoce mikroporowate kule węglowe. Rezorcyny i formaldehydu używano jako prekursorów węglowych, szczawianu potasu jako czynnika aktywującego i wody amoniakalnej jako katalizatora. Otrzymane kuliste żywice fenolowe zawierające sól potasową poddawano równocześnie jednoetapowej karbonizacji i aktywacji w temperaturze 600°C w ciągu 4 godzin w atmosferze przepływającego azotu. Natomiast nieaktywowane kule węglowe (bez szczawianu potasu) poddawano procesowi karbonizacji w temperaturze 600°C w ciągu 2 godzin w atmosferze przepływającego azotu. Karbonizacji połączonej z aktywacją kul polimerowych towarzyszyło znaczne rozwinięcie struktury mikroporowatej w porównaniu z kulami otrzymanymi bez soli potasowej. W przypadku aktywowanych kul nastąpił około dwukrotny wzrost powierzchni właściwej, całkowitej objętości porów i objętości mikroporów. Otrzymane kule węglowe charakteryzowały się powierzchnią właściwą równą 1490 m2 g‒1, całkowitą objętością porów 0,74 cm3 g-1, objętością ultramikroporów 0,38 cm3 g-1 oraz objętością mikroporów 0,61 cm3 g-1. Tak dobrze rozwinięta mikroporowatość, ze szczególnym uwzględnieniem ultramikroporowatości (dotyczącej porów o wymiarach mniejszych od 1,0 nm), miała istotny wpływ na adsorpcję CO2. Aktywowane kule adsorbowały CO2 w ilości 7,67 mmol g-1 w temperaturze 0°C pod ciśnieniem 1 atm. Kule te charakteryzowały się również dużą pojemnością roboczą względem CO2 równą 4,23 mmol g-1, obliczoną jako różnica adsorpcji CO2 w temperaturze 30°C pod ciśnieniem 1 atm i w temperaturze 60°C pod ciśnieniem 0,0013 atm. Pokazano też funkcje rozkładu objętości porów obliczone metodą z teorii funkcjonału gęstości dla niejednorodnych powierzchni 2D-NLDFT na podstawie adsorpcji N2 w temperaturze ‒196°C i CO2 w temperaturze 0°C. Funkcje te potwierdziły znaczące rozwinięcie struktury mikroporowatej aktywowanych kul węglowych. Wykorzystując doświadczalne izotermy adsorpcji CO2 w przedziale temperatur od 0 do 60°C, wyznaczono zależność izosterycznego ciepła adsorpcji. Dla aktywowanych kul węglowych ciepło to zmieniało się w przedziale od ok. 40 do ok. 25 kJ mol‒1. W tych badaniach pokazano, że równoczesna karbonizacja i aktywacja kul żywicy fenolowej daje kule węglowe o bardzo dobrze rozwiniętej mikroporowatości, odpowiednie do adsorpcji CO2.

9

Oddziaływanie fizykochemiczne dwutlenku węgla ze środowiskiem centrów magazynowania

Nodzeński A., Hołda S.

Polityka Energetyczna

|

2003

|

T. 6, spec. [2]

357-366

PL

Centra magazynowania dwutlenku węgla zlokalizowane w wyeksploatowanych zbiornikach gazu ziemnego i ropy naftowej charakteryzują się dużą porowatością i szczelinowatością. Magazynowanie dwutlenku węgla na dużych głębokościach może być realizowane przy ciśnieniach nadkrytycznych ze względu na występujące tam nadkrytyczne temperatury. W pracy przedstawiono możliwość tworzenia się układu dwufazowego: sprężonego gazu i fazy zaadsorbowanej, której gęstość jest zbliżona do gęstości cieczy, a w przypadku silnego oddziaływania cząsteczek gazu z powierzchnią ciała stałego gęstość fazy adsorpcyjnej może być nawet wyższa. W procesie magazynowania istotne znaczenie ma rozpuszczalność dwutlenku węgla w wodzie a w szczególności w wodzie zasolonej. Ponieważ jest to ważne zagadnienie przeprowadzono szereg badań eksperymentalnych rozpuszczalności CO2 w wodzie czystej i zasolonej. Rozpuszczalność dwutlenku węgla wzrasta przy wzroście ciśnienia i maleje przy wzroście siły jonowej roztworu. Dla ciśnień poniżej 100 barów rozpuszczalność zmniejsza się ze wzrostem temperatury, natomiast dla wyższych ciśnień krzywa zależności rozpuszczalności od ciśnienia wykazuje minimum. Omówiono warunki sprzyjające efektywnemu magazynowaniu dwutlenku węgla.

EN

The storage capacity of depleted oil and gas reservoirs depends on numerous factors, such as volume, porosity, permeability, and reservoir temperature and pressure. Storage centres of carbon dioxide localised in depleted oil and gas reservoirs characterise a big porosity and volume of fissures. Porosity system is relevant for gas content and for gas flow behaviour in reservoir. Sequestration of carbon dioxide in deep reservoirs will be realised under supercritical conditions. Possibility formation of two-phase system: compressed gas and adsorbate is presented in this paper. The adsorbate density is similar to density of liquid. Supercritical gas in adsorbed state could be regarded as a sort of superheated liquid. The strong attraction to a surface causes adsorbed molecules to attain much higher density than that of a normal liquid. Under these conditions, adsorbed molecules are so compressed that they repel each other. The solubility of carbon dioxide in pure water and in aqueous NaCl solutions is relevant for carbon dioxide sequestration process. Because of its importance, many experimental studies have been carried on the solubility of CO2 in pure water and in aqueous NaCl solutions. The solubility of carbon dioxide increases with the increase of pressure and decreases with the increase of ionic strength. However, CO2 solubility varies irregularly with temperature. At medium pressures (<100 bar) CO2 solubility decreases gradually with temperature. At higher pressures (>100 bar), CO2 solubility decreases with temperature at first, and then it increases with temperature. The conditions of effective sequestration of carbon dioxide are discussed in the paper.