Opis adsorpcji dwutlenku węgla w różnych temperaturach na mikroporowatych węglach aktywnych

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

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