Adsorpcyjne właściwości węgli aktywnych otrzymanych z mezoporowatego kopolimeru styrenowo-dwuwinylobenzenowego

Serię mezoporowatych węgli aktywnych otrzymano z kopolimerowej żywicy styrenowo-dwuwinylonenzenowej (Amberlit XAD-4, Rohm and Haas Co., USA) w wyniku jej karbonizacji w temperaturze 500oC lub 700oC, a następnie aktywacji w atmosferze CO2 w trzech temperaturach – 700oC, 750oC i 800oC, odpowiednio w ciągu 5 h, 3 h i 0,5 h. Otrzymany karbonizat oraz węgle aktywne charakteryzowały się powierzchnią właściwą w przedziale 350÷880 m2/g, objętością mikroporów 0,10÷0,32 cm3/g oraz – co najważniejsze – objętością mezoporów w przedziale od 0,56÷0,79 cm3/g. Mezoporowatość tych węgli oceniono na około 75%, co oznacza, że mezoporowata struktura żywicy przetrwała proces karbonizacji. Otrzymane węgle charakteryzowały się stosunkowo dobrymi właściwościami adsorpcyjnymi względem dwutlenku węgla (w temp. 0oC i 25oC) oraz benzenu (w temp. 20oC). Największa wartość adsorpcji CO2 w obu temperaturach wynosiła odpowiednio 2,37 mmol/g (ciśnienie 1,0 atm) i 1,38 mmol/g (ciśnienie 1,1 atm), natomiast w przypadku benzenu 8,45 mmol/g (w temp. 20oC pod ciśnieniem pary nasyconej). Szczególnie dobre właściwości adsorpcyjne dotyczyły benzenu, zatem węgle te mogą być użyteczne do adsorpcji lotnych związków organicznych.

A series of mesoporous activated carbons was obtained from styrene-divinylbenzene copolymer (Amberlit XAD-4, Rohm and Haas Co., USA) upon carbonization at 500oC or 700oC followed by activation in CO2 at three temperatures: 700oC, 750oC and 800oC for 5 h, 3 h and 0.5 h, respectively. The resulting carbonizate and activated carbons were characterized by specific surface area varying from 350 to 880 m2/g, micropore volume – from 0.10 to 0.32 cm3/g, and, most importantly, the mesopore volume – from 0.56 to 0.79 cm3/g. The mesoporosity in the activated carbons was estimated at about 75%, indicating that the mesoporous resin structure was preserved during the carbonization process. The carbons received featured relatively good adsorption properties with respect to carbon dioxide (0oC and 25oC) and benzene (20oC). The highest adsorption obtained for CO2 was 2.37 mmol/g at 0oC (1.0 atm), and 1.38 mmol/g at 25oC (1.1 atm), while for benzene it was 8.45 mmol/g at 20oC (saturation vapor pressure). In particular, benzene adsorption capacity was very good, indicating that the activated carbons could be utilized for adsorption of volatile organic compounds.