Nowa wersja platformy, zawierająca wyłącznie zasoby pełnotekstowe, jest już dostępna.
Przejdź na https://bibliotekanauki.pl
Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 88

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 5 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 5 next fast forward last
PL
Przedstawiono porównanie właściwości adsorpcyjnych węgli aktywnych i dobrze uporządkowanych adsorbentów - CIC. Dla dwóch przemysłowych węgli aktywnych MED-FE i WG-12 (z firmy Gryfskand, Hajnówka) oraz dla dwóch uporządkowanych adsorbentów węglowych CIC-13 i CIC-24 (zsyntezowanych metodą koloidalnego odwzorowania) wyznaczono metodą objętościową (analizator adsorpcyjny ASAP 2010, Micromeritics, Norcross, GA, USA) niskotemperaturowe (77 K) izotermy adsorpcji azotu w szerokim przedziale ciśnień względnych od ok. 10-5 do ok. 1,0. Za pomocą metody Brunauera, Emmetta i Tellera (BET), metody αs Gregga i Singa oraz metody Barretta, Joynera i Halendy (BJH) charakteryzowano strukturę porowatą badanych adsorbentów. Stwierdzono, że badane węgle aktywne są mikro- i mezoporowatymi adsorbentami o powierzchni właściwej równej 1810 (MED-FE) i 1410 m2/g (WG-12), z wymiarem porów równym ok. 2 nm, natomiast uporządkowane adsorbenty węglowe są mezoporowatymi materiałami o powierzchni BET równej 405 (CIC-13) i 415 m2/g (CIC-24) z wymiarem porów dla maksimum funkcji rozkładu ich objętości równym 12,7 (CIC-13) i 23,6 nm (CIC-24). Uzyskane wyniki wskazują, że otrzymane materiały węglowe CIC są bardzo dobrze uporządkowanymi adsorbentami węglowymi, które już wkrótce mogą stać się konkurencyjnymi materiałami dla klasycznych węgli aktywnych w oczyszczaniu wody i powietrza, a także w katalitycznych procesach przemysłowych.
EN
The paper includes comparison of adsorption properties of commonly known and widely used carbonaceous adsorbents - active carbons and new well-ordered carbonaceous adsorbents - CIC. For two commercial active carbons MED-FE and WG-12 (from Gryfskand, Hajnowka, Poland), and for two carbonaceous adsorbents CIC-13 and CIC-24 (synthesized by colloidal imprinted method), the low temperature (77 K) nitrogen adsorption isotherms, in wide range of relative pressures from approx. 10-5 to approx. 1.0, were obtained using volumetric method (adsorption analyzer ASAP-2010, Micromeritics, Norcross, GA, USA). These isotherms were bases for further calculations. Brunauer, Emmett and Teller (BET) method, Gregg and Sing αs -method, and Barrett, Joyner and Halenda (BJH) method were used to obtain specific surface area BET, micropore volume and specific surface area of mesopores of active carbons and primary mesopore volume and external surface area of ordered carbonaceous materials and pore size distribution functions and maximum values of most characteristic peaks. It was found that studied active carbons are micro- and mesoporous adsorbents with surface area equal to 1810 (MED-FE) and 1410 m2/g (WG-12), with pore dimension equal approx. 2 nm, while ordered carbonaceous adsorbents are mesoporous with BET surface area equal to 405 (CIC-13) and 415 m2/g (CIC-24) with the maximum of volume distribution functions for diameter equal to 12.7 (CIC-13) and 23.6 nm (CIC-24). The presented results indicate that the obtain CIC ordered carbonaceous materials are high quality adsorbents and soon may become competitive for classic active carbons in water and air purification processes as well as in catalytic commercial processes. The paper also proves that nitrogen adsorption data with correctly chosen analyses methods are useful in characterizing miscellaneous porous materials.
PL
Dla serii przemysłowych węgli aktywnych wyznaczono niskotemperaturowe (77 K) izotermy adsorpcji i desorpcji azotu w szerokim przedziale ciśnień względnych. Izotermy te wykorzystano do charakterystyki strukturalnych i powierzchniowych właściwości węgli aktywnych za pomocą metod BET, αs oraz termodynamicznej metody analizy funkcji rozkładu potencjału adsorpcyjnego. Charakterystyczne minima tego rozkładu wykorzystano do wyznaczenia całkowitej powierzchni właściwej i objętości mikroporów badanych węgli aktywnych. Termodynamiczna analiza funkcji rozkładu potencjału adsorpcyjnego wyznaczonych dla tych węgli potwierdza wielostopniowy mechanizm procesu adsorpcyjnego, który obejmuje tworzenie monowarstwy na powierzchni węglowej, całkowite zapełnienie mikroporów i równoczesne tworzenie wielowarstwy na powierzchni mezoporów, które kończy się ich kondensacyjnym zapełnieniem oraz obejmuje tworzenie wielowarstwy na powierzchni makroporów. Badane węgle aktywne wykazują znaczną strukturalną i energetyczną niejednorodność.
EN
Low temperature (77 K) nitrogen adsorption and desorption isotherms were measured for a series of commercial active carbons (EDB-40R, MED-FE, WG-15 from Gryfskand, Inc. Hajnowka, Poland, FILTRASORB from Calgon Carbon Co., Pittsburgh, PA, USA and WS-4 from Chemviron Carbon, Germany) over a wide range of relative pressures. Nitrogen adsorption measurements were collected for all carbons studied using an ASAP 2010 volumetric adsorption analyzer from Micromeritics, Norcross, GA, USA. This sorption analyzer is equipped with 1000, 10, and 1 Torr transducer, which allows for high accuracy and resolution of measurements, even at lowest accessible relative pressures (ca. 10-5). Nitrogen adsorption isotherms were used for characterization of structural and surface properties of these carbons by means of the BET method (evaluating SBET specific surface area) and α-plot method (evaluating the micropore volume Vαs mi and the specific mesopore surface area Sαs me) as well as the method based on the analysis of the adsorption potential distribution (thermodynamic method). Characteristic minima on this distribution were used to evaluate the total surface area St,X(A) and micropore volume VX(A) mi of the active carbons studied. Thermodynamic analysis of adsorption potential distributions measured for those carbons confirmed multistage adsorption mechanism, which includes the formation of monolayer on the carbon surface, the completion of volume filling of micropores and simultaneous formation of multilayer on the mesopore surface followed by the capillary condensation in mesopores and formation of multilayer on the macropores surface. The active carbon exhibits a significant structural and energetic heterogeneity.
|
|
tom T. 16, nr 2
163--178
PL
Mezoporowate materiały węglowe są szeroko stosowane w życiu codziennym i w przemyśle dlatego, że charakteryzują się bardzo dużą powierzchnią właściwą i objętością porów, a także wyjątkowymi fizykochemicznymi właściwościami ze szczególnym uwzględnieniem właściwości adsorpcyjnych. Prezentowana praca jest poświęcona przeglądowi literatury dotyczącej nowych metod syntezy, charakterystyki i zastosowania mezoporowatych materiałów węglowych. Jednym z głównych celów tej pracy jest omówienie syntezy mezoporowatych węgli metodą twardego odwzorowania z wykorzystaniem uporządkowanych mezoporowatych krzemionek, koloidalnej krzemionki i koloidalnych kryształów krzemionkowych. Szczególną uwagę poświęcono metodzie, w której wykorzystano monolity krzemionkowe otrzymane w wyniku sprasowania nanocząstek koloidalnej krzemionki, które następnie impregnowano roztworem kwasu szczawiowego, (katalizatorem reakcji polimeryzacji), rezorcynolem i formaldehydem (prekursorami węglowymi). Następnie prekursory węglowe polimeryzowano i karbonizowano oraz ostatecznie wytrawiano stałą matrycę krzemionkową, otrzymując mezoporowaty węgiel o jednorodnych porach odpowiadających wymiarom koloidalnej krzemionki. Mezoporowate węgle poddawano też aktywacji za pomocą KOH, rozwijając ich mikroporowatość. Innym ważnym zagadnieniem, które rozważano w tym artykule, była synteza mezoporowatych węgli metodą miękkiego odwzorowania z wykorzystaniem termoutwardzalnych polimerów (np. żywicy fenolowej), jako prekursorów węglowych, w obecności blokowych kopolimerów - jako miękkich matryc. Metoda miękkiego odwzorowania jest prostą i efektywną metodą, pozwalającą na kontrolowanie mezoporowatej struktury węgli, np. pH mieszaniny reakcyjnej wpływa na średni wymiar porów otrzymywanego węgla. Opisano sposoby rozwijania mikroporowatości mezoporowatych węgli za pomocą dodawania podczas syntezy tetraetoksysilanu (TEOS) i wytrawiania powstałej z niego krzemionki lub aktywacji mezoporowatych węgli za pomocą KOH. W pracy zaprezentowano też opisane w literaturze sposoby zastosowania uporządkowanych mezoporowatych węgli do oczyszczania wody z barwników, fenolu i innych organicznych zanieczyszczeń. Opisano także inne próby zastosowania tych węgli, np. w bateriach litowo-węglowych, jako materiały do produkcji elektrod, do otrzymywania materiałów o supermagnetycznych właściwościach do adsorpcji dużych cząsteczek organicznych, jako materiał elektrodowy w superkondensatorach, jako adsorbent do usuwania jonów metali ciężkich z wody, niebezpiecznych anionów i toksycznych związków organicznych, jako nośnik katalizatorów oraz jako adsorbent do przechowywania wodoru.
EN
Mesoporous carbonaceous materials are widely used in everyday life and industry because they possess very high surface area, pore volume and unique physicochemical properties, including adsorption characteristics. This article presents a survey of literature devoted to new methods of synthesis, characterization and application of mesoporous carbonaceous materials. One of major topics reviewed in this work is the synthesis of ordered mesoporous carbons (OMCs) with help of ordered mesoporous silicas (OMSs), colloidal silica and colloidal silica crystals as hard templates. A special emphasis was placed on the method, which employs monolithic siliceous templates obtained by pressing colloidal silica followed by their impregnation with oxalic acid (catalyst), resorcinol and formaldehyde (carbon precursors), polymerization of carbon precursors, carbonization and template removal. Since the pore volumes for the mesoporous carbon monoliths studied are quite large (4.26 and 3.25 cm3/g), the film-type replication occurred; note that in the case of a complete filling of pores with carbon (having the true density of 2.1 g/cm3) the pore volume of the inverse carbon replica should not exceed 1.36 cm3/g. This method affords carbons with uniform spherical mesopores as well as carbon composites with inorganic nanoparticles (e.g., silver), which after additional activation (e.g., with KOH) lead to micro and mesoporous carbons of superior structural characteristics. Another important topic reviewed in this article is the synthesis of mesoporous carbons from thermosetting polymers (e.g., phenolic resins) used as carbon precursors in the presence of block copolymers used as soft templates. This new synthesis strategy affords mesoporous carbons in the form of monoliths, fibers and films and permits to scale up this process. Soft-templating is a simple and effective method for controlling the mesoporous structure of carbons; for instance, pH of the synthesis mixture influences the average pore size of the resulting carbons. The initial synthesis conditions, basic or acidic, affect the average pore size (which is about 4 or 8 nm, respectively) as well as the cross-linking and thickness of pore walls that determine chemical, mechanical, and thermal stability of the resulting carbons. Tetraethyl orthosilicate was introduced to the system in order to develop microporosity. After silica dissolution the expected increase in microporosity was observed; interestingly, the mesoporosity was also improved. Post-synthesis activation with KOH at 973 K was proposed as an alternative approach to develop additional microporosity. The treatment resulted in the increased microporosity; however, this time the mesoporosity significantly decreased. Both methods were effective and led to the formation of additional microporosity. This paper presents an overview of recent literature on the application of ordered mesoporous carbons for water treatment involving the removal of dyes, phenols and other organic pollutants.
PL
Porównano właściwości adsorpcyjne powszechnie znanych i szeroko stosowanych adsorbentów węglowych - węgli aktywnych oraz nowych dobrze uporządkowanych adsorbentów krzemionkowych - MCM-41. Dla dwóch przemysłowych, syntetycznych węgli aktywnych Ambersorb 563 (WA AM 563) i 572 (WA AM 572) (z firmy Rohm and Haas Company, Filadelfia, PE, USA) oraz dwóch adsorbentów krzemionkowych MCM-41 C8 i C16 (zsyntezowanych w laboratorium Wojskowej Akademii Technicznej, Warszawa, Polska) wyznaczono metodą objętościową (za pomocą analizatora adsorpcyjnego ASAP-2010 z firmy Micromeritics, Norcross, GA, USA) niskotemperaturowe (77 K) izotermy adsorpcji azotu w szerokim przedziale ciśnień względnych od ok. 10-6 do ok. 1,0. Izotermy te stanowiły podstawę do obliczeń. Wykorzystując metodę Brunauera, Emmetta i Tellera (BET), porównawczą metodę [alfa]s Gregga i Singa oraz metodę wynikającą z teorii funkcjonału gęstości, wyznaczono powierzchnię właściwą BET, powierzchnię właściwą mezoporów węgli aktywnych i powierzchnię zewnętrzną adsorbentów krzemionkowych, objętość mikroporów węgli aktywnych oraz objętość pierwotnych mezoporów adsorbentów krzemionkowych, funkcje rozkładu objętości porów oraz wartości maksimum najbardziej charakterystycznych pików. Stwierdzono, że badane węgle aktywne są adsorbentami mikro-mezoporowatymi o powierzchni równej 565 m2/g (WA AM 563) i 1060 m2/g (WA AM 572) o wymiarach porów mniejszych od 1,0 nm i większych od 1,0 nm. Natomiast adsorbenty krzemionkowe są adsorbentami mezoporowatymi o powierzchni BET równej 866 m2/g (MCM-41 C8) i 1203 m2/g (MCM-41 C16) z maksimum funkcji rozkładu objętości dla średnicy 2,1 nm (C8) i 3,2 nm (C16). Przedstawione wyniki wskazują, że otrzymane adsorbenty krzemionkowe z rodziny MCM-41 są adsorbentami o bardzo dobrej jakości i wkrótce adsorbenty te mogą stać się konkurencyjnymi dla klasycznych węgli aktywnych w procesach oczyszczania wody i powietrza, a także w katalitycznych procesach przemysłowych. W pracy wykazano również dużą przydatność, do charakterystyki różnych materiałów porowatych, danych adsorpcji azotu wraz z trafnie wytypowanymi metodami analizy tych danych.
EN
The paper includes comparison of adsorption properties of commonly known and widely used carbonaceous adsorbents - active carbons and new well-ordered siliceous adsorbents - MCM-41. For two commercial synthetic active carbons Ambersorb 563 (WA AM 563) and 572 (WA AM 572) (from Rohm and Haas Company, Philadelphia, PE, USA), and for two siliceous adsorbents MCM-41 C8 and C16 (synthesized in laboratory of the Military Technical Academy, Warsaw, Poland), the low temperature (77 K) nitrogen adsorption isotherms, in the wide range of relative pressures from approx. 10-6 to approx. 1.0, were obtained using volumetric method (adsorption analyser ASAP-2010, Micromeritics, Norcross, GA, USA). These isotherms were bases for further calculations. Brunauer, Emmett and Teller (BET) method, Gregg and Sing [alpha]s-method, and density functional theory method were used to obtain specific surface area BET, specific surface area of mesopores of active carbons and external surface area of siliceous adsorbents, micropore volume of active carbons and primary mesopore volume of siliceous adsorbents, pore size distribution functions and maximum values of most characteristic peaks. It was found that studied active carbons are micro-mesoporous adsorbents with surface area equal to 565 m2/g (WA AM 563) and 1060 m2/g (WA AM 572), with pore dimensions smaller than 1.0 nm and greater than 1.0 nm, while siliceous adsorbents are mesoporous with BET surface area equal to 866 m2/g (MCM-41 C8) and 1203 m2/g (MCM-41 C16) with the maximum of volume distribution functions for diameters equal to 2.1 (C8) and 3.2 nm (C16). The presented results indicate that the obtained MCM-41 ordered siliceous adsorbents are high quality adsorbents and soon may become competitive for classic active carbons in water and air purification processes as well as in catalytic commercial processes. The paper also proves that nitrogen adsorption data with correctly chosen analyses methods are useful in characterising miscellaneous porous materials.
PL
Na podstawie doświadczalnie wyznaczonych niskotemperaturowych izoterm adsorpcji azotu badano właściwości powierzchniowe nieporowatego niegrafityzowanego materiału węglowego (sadza Cabot BP280) i grafityzowanego materiału węglowego (sadza Carbopack C) oraz nieporowatego materiału krzemionkowego (krzemionka LiChrospher Si1000). Na podstawie danych adsorpcyjnych wyznaczono dla tych materiałów powierzchnie właściwe BET, całkowite powierzchnie właściwe metodą termodynamiczną, funkcje rozkładu potencjału adsorpcyjnego oraz funkcje rozkładu energii adsorpcji. Wydaje się, że metoda termodynamiczna - analizy funkcji rozkładu potencjału adsorpcyjnego jest bardziej wiarygodna od metody BET, gdyż za pomocą tej pierwszej można dokładniej określić moment zakończenia tworzenia się monowarstwy, a tym samym dokładniej określić powierzchnię właściwą adsorbentu. Stwierdzono, że w przypadku materiałów węglowych obserwuje się pojedynczy pik na wykresie funkcji rozkładu potencjału adsorpcyjnego, ilustrujący proces tworzenia monowarstwy. Piku takiego nie stwierdza się w przypadku powierzchni krzemionkowej. Natomiast funkcje rozkładu energii adsorpcji wskazują na znacznie bardziej jednorodną powierzchnię węglową po procesie grafityzacji w porównaniu z powierzchnią weglową, niegrafityzowaną i krzemionkową, które są bardziej niejednorodne z dwoma różnymi typami centrów adsorpcyjnych.
EN
Surface properties of nonporous, nongraphitized (carbon black Cabot BP280) and graphitized (carbon black Carbopack C) carbonaceous material and nonporous siliceous material (silica LiChrospher Si1000) were studied on the basis of low-temperature nitrogen adsorption isotherms. The BET specific surface areas, the total specific surface areas by means of thermodynamic method, the adsorption potential distribution functions and the adsorption energy distribution functions were evaluated. It seems that the thermodynamic method - analysis of adsorption potential distribution function is more reliable than the BET method, because with the former one the exact moment when monolayer creation is completed can be evaluated, so adsorbent specific surface can be estimated more precisely. It was stated that in the case of carbonaceous materials a single peak can be observed on the graph of adsorption potential distribution function presenting the process of monolayer creation. Such a peak is not observed in the case of siliceous surface. Adsorption energy distribution functions indicate a much more homogeneous carbonaceous surface after the graphitization process in comparison with non-graphitized and siliceous carbonaceous surface, which are more heterogeneous with two different types of adsorption centers.
PL
W artykule opisano substancje o działaniu psychoaktywnym działające na ośrodkowy układ nerwowy. Są to związki lub też mieszaniny związków syntetycznych (m.in. BZP - N benzylopiperazyna, mefedron, JWH-018 (naftalen-1-yl-(1-pentyloindol-3-yl)metanon), TFMPP - trifluorometylofenylo-piperazyna) oraz naturalne mieszanki zioł i roślin (np. szałwia wieszcza, kratom, muchomor czerwony, kava-kava itp.). Przedstawiono ich działanie i wpływ na ludzi zażywających je sporadycznie oraz regularnie. Ponadto opisano niebezpieczeństwa związane z zażywaniem tych środków. Przedstawiono przykładowe metody analizy. W tym celu wykorzystywana jest chromatografia cienkowarstwowa, jako metoda przygotowawcza połączona zwykle z ekstrakcją i stosowana zazwyczaj do oczyszczenia próbek. Przytoczono przykłady zastosowania chromatografii gazowej i cieczowej, jako głównych metod analizy substancji o działaniu psychoaktywnym.
EN
The paper describes psychoactive substances acting on the central nervous system, commonly referred to as designer drugs. Designer drugs are compounds or mixtures of synthetic compounds (e.g. BZP - N-benzylpiperazine, mephedrone, JWH-018 (naphthalen-1-yl-(1-pentyloindol-3-yl)-methanone), TFMPP -trifluoromethylpiperazine) and natural blend of herbs and plants (e.g. sage poet, kratom, fly agaric, kava-kava, etc.). Their effects are presented, the impact on the people using them occasionally or regularly describes the hazards associated with the use of these funds. Analysis methods, based mainly on chromatographic methods, are also presented. Thin-layer chromatography, as a preparatory method, usually combined with extraction is used for samples purification. Application of gas chromatography and liquid chromatography as main methods of analysis is shown.
PL
Na podstawie doświadczalnych izoterm adsorpcji z fazy gazowej, w pracy przedstawiono wybrane metody charakterystyki struktury porowatej węgli aktywnych. Posłużono się równaniami Dubinina-Raduszkiewicza oraz Dubinia-Astachova dla jednorodnych struktur mikroporowatych oraz równaniami Dubinina-Stoeckli oraz Jarońca-Chomy dla niejednorodnych struktur mikroporowatych do opisu tych izoterm. Ponadto przedstawiono metodę Horvatha-Kawazoe, służącą do wyznaczania funkcji rozkładu objętości porów, z wykorzystaniem funkcji rozkładu potencjału adsorpcyjnego. Podkreślono rolę parametrów równań izoterm adsorpcji oraz funkcji rozkładu objętości porów w charakterystyce adsorpcyjnych właściwości węgli aktywnych. W obliczeniach i rozważaniach teoretycznych posłużono się doświadczalnymi izotermami azotu na węglach aktywnych o bardzo dobrze rozwiniętej mikro i mezoporowatości.
EN
Selected methods for the characterization of the porous structure of active carbons on the basis of experimental adsorption isotherms from the gas phase are reviewed. The Dubinin-Radushkevich and Dubinin-Astakhov equations for homogeneous microporous carbons, as well as Dubinin-Stoeckli and Jaroniec-Choma equations for heterogeneous microporous carbons, are considered for the analysis of gas adsorption isotherms. The modified Horvath-Kawazoe method is presented for the determination of the pore size distribution on the basis of the adsorption potential distribution. The significance of the parameters of adsorption isotherm equations and pore size distribution in the characterization of active carbons is discussed. Theoretical considerations are exemplified with nitrogen adsorption isotherms for active carbons of well-developed microporosity and mesoporosity.
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.
PL
Na przykładzie dwóch dobrej jakości uporządkowanych mezoporowatych adsorbentów krzemionkowych MCM-41 porównano różne metody wyznaczania funkcji rozkładu objętości porów w oparciu o doświadczalne wyznaczone niskotemperaturowe (77 K) izotermy adsorpcji azotu. Porównywanie to objęło metodę Barretta, Joynera i Halendy (BJH) zmodyfikowaną przez Kruka, Jarońca i Sayari (KJS), metodę Broekhoffa i de Boera (BdB) z uproszczeniami zaproponowanymi przez Lukensa i Stucky (LS) oraz metodę Horvatha i Kawazoe (HK) opartą na zależnościach wiążących potencjał adsorpcyjny A ze średnicą cylindrycznych porów w według Kruka, Jarońca i Sayari (KJS) oraz Saito i Foleya (SF). Stwierdzono, że najbardziej poprawną funkcję rozkładu objętości mezoporów adsorbentów krzemionkowych uzyskuje się stosując metodę Barretta, Joynera i Halendy (BJH) z równaniem Kelvina poprawionym przez Kruka, Jarońca i Sayari (KJS). Położenie tej funkcji rozkładu objętości mezoporów w pełni pokrywa się z wymiarem średnicy otrzymanym metodą rozpraszania promieniowania rentgenowskiego (XRD). Wyniki obliczeń wskazują również, że położenie funkcji rozkładu objętości mezoporów MCM-41 uzyskanej za pomocą metody Horvatha i Kawazoe (HK) istotnie zależy od przyjętej zależności potencjału adsorpcyjnego A od średnicy porów w. Na przykład średnica porów, odpowiadająca maksimum funkcji rozkładu otrzymanej metodą HK z wyrażeniem Saito i Foleya (SF) dla cylindrycznych mezoporów, jest mało dokładna w porównaniu ze średnicą wynikającą z metody XRD. Jednakże metoda HK daje dobrą średnicę porów, kiedy zależnością wiążącą A(w) jest zależność zaproponowana przez Kruka, Jarońca i Sayari. Niemniej, metoda ta pozwala na odtworzenie objętości mezoporów w przeciwieństwie do metody BJH-KJS. Na podstawie przeprowadzonych badań można wnosić, że w chwili obecnej najlepszą metodą wyznaczania funkcji rozkładu objętości mezoporów uporządkowanych adsorbentów krzemionkowych np. MCM-41 jest metoda BJH z równaniem Kelvina i statystyczną grubością filmu określonymi na podstawie adsorpcji azotu dla serii dobrej jakości próbek MCM-41.
EN
Various methods for evaluation of the pore size distributions from experimental low-temperature (77K) nitrogen adsorption isotherms are compared using two good quality ordered MCM-41 silicas. This comparison included Barrett, Joyner and Halenda (BJH) method modified by Kruk, Jaroniec and Sayari (KJS), Broekhoff and de Boer (BdB) method with simplifications proposed by Lukens, Stucky and others (LS), and Horvath and Kawazoe (HK) based on relations between adsorption potential A and diameter of cylindrical pores w proposed by Kruk, Jaroniec and Sayari (KJS) and Saito and Foley (SF). It is shown that the most accurate pore size distribution is generated by the Barrett, Joyner and Halenda (BJH) method with proposed by Kruk, Jaroniec and Sayari (KJS) correction for Kelvin equation. The position of this distribution coincides with the pore width determined from X-ray diffraction data (XRD) for a given MCM-41. Also, it is shown that the position of the pore size distribution for the MCM-41 studied obtained by the Horvath and Kawazoe (HK) method depends strongly on the assumed relation between adsorption potential A and pore width w. For instance, the pore width corresponding to the maximum of the pore size distribution obtained by the HK method with the Saito-Foley (SF) relation for cylindrical mesopores is in poor agreement with the pore width from the XRD data. The HK method can reproduce a correct pore width the A(w) relation proposed by Kruk, Jaroniec and Sayari is used. However, in contrast to BJH-KJS method the HK method is not able to reproduce the volume of primary mesopores. Our studies indicate that the best currently available method for evaluation of the pore size distribution for siliceous adsorbents, e.g., MCM-41, is the BJH algorithm with corrected Kelvin equation and statistical film thickness established on the basis of adsorption for a series of good quality MCM-41 samples.
|
|
tom nr 2
3-8
EN
Of the set of methods for the characterization of the surface and structural properties of unmodified and modified mesoporous silica gels (which is reviewed in the present paper), special consideration was given to the BET, [alfa]s-plot and Dollimore-Heal methods for the characterization of the adsorption process. For the needs of these characterization, use was made of the low-temperature (77 K) nitrogen adsorption isotherms on unmodified and octyl phase modified silica gel Nitrogen adsorption isotherms on unmodified and modified macroporous LiChrospherSi-1000 silica were used as the reference data. As shown by the results, an accurate characterization of nanoporous silica gels requires that the adsorption data be measured in the entire range of relative pressures. Another crucial problem is the selection of the reference solid because the resulting parameters of the porous structure depend on the reference adsorption isotherm used. The reference silica should display properties analogous to those of the silica studied.
EN
Nitrogen adsorption isotherms at 77 K measured in the relative pressure range form 8x10[-6] to 0.98 for three mineral adsorbents (from Dunino near Legnica in Poland) with chemically and thermally modified surface properties and comparatively low specific surface areas are presented in a tabulated form and analyzed. An accurate measurement of these isotherms in a wide pressure range for properly prepared mineral adsorbents allows for using them as the standard nitrogen adsorption data. These data can be utilized to evaluate the micropore volume, mesopore surface area and total specific surface area, as well as the surface properties of porous mineral adsorbents, by using one of the comparative plots, i.e., the [alfa]s-plot or the t-plot.
PL
Przedstawiono zależność pomiędzy rozkładem potencjału adsorpcyjnego a rozkładem objętości mikroporów. Zależność ta pozwala na wyznaczenie funkcji rozkładu objętości porów. Obliczenia przeprowadzono dla doświadczalnych izoterm adsorpcji azotu w temperaturze 77,1 K dla dwóch różnych węgli aktywnych.
EN
A relation between an adsorptive potential distribution and a micro- pores volume distribution was presented. This relation allows to determine the function of pores volume distribution. Calculations were done for experimental isotherms of nitrogen adsorption in temperature 77,1 K for two different activated carbons.
PL
Trzy przemysłowe węgle aktywne odpopielano za pomocą stężonych kwasów HF i HC1, a następnie utleniano roztworem HNO3. Oznaczono zawartość substancji mineralnych (popiołu) oraz wyznaczono niskotemperaturowe izotermy adsorpcji azotu. Do ilościowej oceny zmian tekstury węgli aktywnych wywołanych procesami odpopielania i utleniania wykorzystano metodę BET, c^ oraz metodę DFT wyznaczania funkcji rozkładu objętości porów. Stwierdzono, że odpopielanie węgli aktywnych, o stosunkowo dużej zawartości substancji mineralnych, za pomocą kwasów HF i HC1, powoduje częściową poprawę ich tekstury zarówno w obszarze mikro-jak i mezoporowatości. Natomiast utlenianie węgli aktywnych za pomocą HNO3 powoduje pewne pogorszenie tekstury tych węgli wywołane utlenianiem powierzchni węglowej. Chociaż odpopielanie i utlenianie węgli aktywnych może być dość kłopotliwe na skalę przemysłową to jednak prowadzenie obu tych procesów jest uzasadnione z punktu widzenia poprawy właściwości adsorpcyj-nych tych adsorbentów w stosunku do różnych adsorbatów.
EN
Three commercial active carbons were deashed by using concentrated HF and HC1 acids and subsequently oxidized with HNO3 acid. The resulting samples were analyzed for the ash content studied by low temperature nitrogen adsorption. The BET,
PL
Badano adsorpcję dynamiczną trzech barwników: oranżu metylowego (OM), oranżu II (OII) i błękitu metylenowego (BM) z roztworów wodnych na czterech materiałach węglowych. Były to: zredukowany tlenek grafenu (rGO) otrzymany metodą chemiczną, mikroporowaty węgiel otrzymany z prekursora polimerowego – sulfonowanej żywicy styrenowo-diwinylobenzenowej (AC-SDVB), mezoporowaty, uporządkowany materiał węglowy otrzymany metodą miękkiego odwzorowania z żywicy fenolowo-formaldehydowej (OMC-PF) oraz handlowy węgiel aktywny (AC-F400). W dynamicznych badaniach kolumnowych wyznaczono krzywe przebicia tych adsorbentów, a do opisu krzywych przebicia złoża węgla wykorzystano równania Thomasa oraz Yoona-Nelsona. Uzyskane wartości adsorpcji dynamicznej barwników były duże, szczególnie w przypadku mikroporowatego węgla AC-SDVB oraz zredukowanego tlenku grafenu. Stwierdzono, że największą adsorpcją dynamiczną charakteryzował się zredukowany tlenek grafenu, który adsorbował oranż II w ilości 706 mg/g. Wykorzystane równania Thomasa i Yoona-Nelsona dobrze opisywały krzywe przebicia złoża węgla (R2=0,97÷0,99).
EN
Dynamic adsorption of three dyes was studied: methyl orange (OM), orange II (OII) and methylene blue (MB) from aqueous solutions on four carbon materials. These were: reduced graphene oxide (rGO) obtained by the chemical method, microporous carbon prepared from a polymeric precursor – sulfonated styrene-divinyl benzene resin (AC-SDVB), ordered mesoporous carbon material obtained by soft templating from phenol-formaldehyde resin (OMC-PF) and the commercial activated carbon (AC-F400). Breakthrough curves for the above adsorbents were determined in dynamic column experiments and Thomas and Yoon-Nelson equations were used to describe them. Dynamic dye adsorption values were high, especially for AC-SDVB microporous activated carbon and reduced graphene oxide. The highest dynamic adsorption was demonstrated for the reduced graphene oxide, rGO, which adsorbed 706 mg/g of orange II. The equations of Thomas and Yoon-Nelson well described the breakthrough curves for the carbon bed with correlation coefficients R2 = 0,97÷0,99.
PL
Handlowe węgle aktywne WG-12 i WG-15 (GryfSkand, Hajnówka) poddano chemicznej modyfikacji polegającej na działaniu na wyjściowe węgle na gorąco: wodą, 1 M roztworem kwasu solnego oraz roztworem kwasu azotowego(V) (1:1). Jak się spodziewano proces wodnej i kwasowej modyfikacji węgli aktywnych prowadzi do obniżenia w nich zawartości substancji mineralnych (popiołu). Dla badanych węgli aktywnych wyznaczono metodą objętościową niskotemperaturowe (77 K) izotermy adsorpcji azotu w szerokim przedziale ciśnień względnych od 10-6 do ok. 1,0. Za pomocą tych izoterm charakteryzowano strukturalne i powierzchniowe właściwości węgli aktywnych. W tym celu wykorzystano metodę BET i αs w kombinacji z nową, zaawansowaną metodą analizy funkcji rozkładu potencjału adsorpcyjnego. Za pomocą tych metod wyznaczono: całkowitą powierzchnię właściwą, objętość mikroporów, całkowitą objętość porów, powierzchnię właściwą mezoporów oraz funkcje rozkładu potencjału adsorpcyjnego, które wskazują na znaczne strukturalne zróżnicowanie modyfikowanych węgli aktywnych. Stwierdzono, że proces wodnej i kwasowej modyfikacji węgli aktywnych może mieć zarówno pozytywny (WG-15) jak i negatywny (WG-12) wpływ na ich właściwości adsorpcyjne.
EN
Commercial active carbons marked WG-12 and WG-15 by GryfSkand at Hajnówka, Poland, were made subject of chemical modification consisting of treating in hot distilled water, 1 M hydrochloric acid and nitric(V) acid (of ratio 1:1). As expected the water and acid modification reduced the ash content in the studed samples of active carbons. Low temperature nitrogen adsorption isotherms at 77 K were measured by a volumetric method for studied 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. For this purpose the BET and α s-plot methods were used in combination with new, advanced adsorption potential distribution function method. The parameters of the porous structure such as: total surface area, micropore volume, total pore volume, mesopore surface area and adsorption potential distribution functions, indicate a significant differentiation of the modified active carbons studied. It was proved, that the process of water and acid modification of active carbons, can have as well positive (WG-15) as negative influence on their adsoption properties.
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.
PL
Wykorzystując program komputerowy HyperChem modelowano cząsteczki kationowych surfaktantów, bromków alkilotrimetyloamoniowych (o liczbie atomów węgla w łańcuchu alkilowym od 8 do 18) i alkilotrietyloamoniowych (od 20 do 22). Na podstawie modelowych struktur surfaktantów określono wymiary micel, stanowiących wzorce dla porów uporządkowanych mezoporowatych materiałów krzemionkowych MCM-41. W celach porównawczych wykorzystano dane literaturowe dotyczące strukturalnej i adsorpcyjnej charakterystyki materiałów MCM-41 do wyznaczenia wymiarów porów na podstawie równania wiążącego adsorpcyjną objętość uporządkowanych porów i parametr struktury uzyskany metodą rozpraszania promieniowania rentgenowskiego. Ponadto wymiar porów oszacowano na podstawie funkcji rozkładu objętości porów wyznaczonej metodą Barretta, Joynera i Halendy (BJH) zmodyfikowaną przez Kruka, Jarońca i Sayari (KJS). Następnie sporządzono zależności wymiarów porów uzyskanych tymi trzema metodami od ilości atomów węgla w łańcuchu hydrofobowym surfaktantu i porównano je pod kątem ich przydatności do przewidywania wymiaru porów na podstawie długości łańcucha alkilowego w cząsteczce surfaktantu. Okazuje się, że zależność uzyskana dla wielkości porów przewidzianej na podstawie wielkości micel różni się od doświadczalnych zależności, ponieważ modelowanie micel nie uwzględnia efektu kurczenia się struktury krzemionki w procesie kalcynacji materiałów MCM-41 oraz zmian w konformacji łańcuchów hydrofobowych w micelach. W świetle tych ograniczeń, doświadczalna zależność wymiaru porów od ilości atomów węgla w łańcuchu surfaktantu wydaje się najbardziej przydatna do wyboru odpowiedniego surfaktanta do syntezy materiałów o określonej wielkości porów.
EN
The HyperChem computer software was utilized to model molecules of cationic surfactants, alkyltrimethylammonium bromides (with number of carbon atoms in the hydrophobic chain from 8 to 18) and alkyltriethylammonium bromides (with number of carbon atoms in the hydrophobic chain from 20 to 22). These modeled surfactant structures were used to determine the size of micelles, which were templates for ordered mesoporous siliceous materials MCM-41. For comparative purposes the literature data reporting the structural and adsorption characteristics of MCM-41 materials were used to determine the pore size by means of equation associating the adsorption volume of ordered pores with the structure parameter obtained from powder X-ray diffraction. Also, the pore size was estimated by using the Barrett, Joyner and Halenda (BJH) method modified by Kruk, Jaroniec and Sayari (KJS). Next, the relationships between the pore size evaluated by means of the three aforementioned methods and the number of carbon atoms in the hydrophobic chain of the surfactant were made and compared from the viewpoint of using them for predicting the pore size on the basis of the surfactant chain length. It is shown that the relationship for the pore size estimated on the basis of the micelle size differs from that obtained experimentally because the computer modeling of micelles does not take into account the shrinkage of silica structure during calcination of MCM-41 materials and the change in conformation of hydrophobic chains in micelles. In the light of these limitations, the experimental dependence of the pore size on the number of carbon atoms in the surfactant chain seems to be the most useful for selection of proper surfactant for the synthesis of materials of desired pore size.
18
63%
EN
The paper includes an account of the available methods by •which impregnated active carbons are prepared, and charac-terizes their influence on tlie properties of the active carbons obtained, special consideration being given to those containing chromium, copper and silver. Particular preparation methods are discussed, and the chemical nature of the carbon surface, as well as the role of the oxygen functional groups, is analysed. Characterized are also the impregnating agents which are in use now, the methods of catalyst deposition on the carbon surface, along with a variety of models describing the adsorption of cyanogen chloride (a standard compound made use of when evaluating the sorbing properties of chromium-and copper-mo- dified carbons), the hydrolysis and oxidation reactions accom-panying the catalytic degradation of the toxic species absorbed by the carbons from the ambient air (e.g., cyanogen chloride, hydrogen cyanide or phosgene). Considered is also the mecha-nism responsible for the deterioration and loss of the sorbing and catalytic properties of impregnated carbons, as well as tlie available regeneration methods. The problems presented in the paper will undoubtedly account for a better understanding of how some major factors (e.g., the porous structure, the chemical homogeneity of the sorbent surface, or the components of the impregnating mixture) affect the adsorbing and catalytic pro-perties, as well as the lifetime of the impregnated carbons.
|
2001
|
tom Vol. 8, nr 10
1003-1009
PL
Pomiary rozpraszania promieniowania rentgenowskiego (XRD) i niskotemperaturowej (77 K) adsorpcji azotu w szerokim przedziale ciśnień względnych (10-6+0,995) wykorzystano do charakterystyki powierzchniowych i strukturalnych właściwości materiałów krzemionkowych z rodziny MCM-41. Analizowano zarówno nisko-, jak i wysokociśnieniowe dane adsorpcyjne dla dobrze uporządkowanych MCM-41, które syntezowano w obecności związków powierzchniowo czynnych (surfaktantów) bromków: oktylotrimetyloamoniowego C8, decylotrimetyloamoniowego CIO i cetylotrimetyloamoniowego Cl6 oraz tetraetoksysilanu jako źródła krzemionki. Szczególną uwagę zwrócono na czas (5 dni) hydrotermicznej óbróbki mezoporowatych materiałów MCM-4l w temperaturze 373 K. Otrzymane próbki zawierały głównie pierwotne mezopory (ponad 80% całkowitej objętości porów) i nie zawierały mikroporów. Strukturę porowatącharakteryzowano za pomocą metody Brunauera, Emmetta i Tenera (BET), Gregga i Singa (as) oraz Barretta, Joynera i Halendy zmodyfikowanej ostatnio przez Kruka, Jarońca i Sayari (BJH-KJS). Stwierdzono, że stosowane parametry i funkcje rozkładu stanowią dobrą ilościową charakterystyką badanych MCM-41. Powyższe materiały odznaczały się wysoce uporządkowaną strukturą mezoporów, a tym samym bardzo dobrymi właściwościami adsorpcyjnymi.
EN
Powder X-ray diffraction (XRD) and low-temperature (77 K) nitrogen adsorption measurements in a wide range of relative pressures (10 do-6-0,995) were used to characterize the surface and structural properties of siliceous materials of the MCM-41 family. Both low- and high-pressure adsorption data were analyzed for highly ordered MCM-41 synthesized in the presence of surfactants: octyltrimethylammonium (C8), decyltrimethylammonium (C10) and cetyltrimethylammonium (C16) bromides by using tetraethoxysilane (TEOS) as the silica source. A special emphasis was placed on the time (5 days) of the hydrothermal formation of mesoporous MCM-41 materials at 373 K. The resulting samples possessed mainly primary mesopores (over 80% of the total pore volume) and did not have micropores. The porous structure was characterized by using the methods of Brunauer, Emmett &Teller (BET) and Gregg & Sing as well as the recently modified Barrett, Joyner & Halenda (BJH) method by Kruk, Jaroniec & Sayari (BJH-KJS). It is shown that the resulting parameters and distribution functions provide a quantitative characterization of the MCM-41 materials studied. These materials exhibited highly ordered mesoporous structures, and consequently they possessed very good adsorption properties.
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.
first rewind previous Strona / 5 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.