Opiekun naukowy: Dr inż. Mirosław Kwiatkowski

Prezentacja na temat: "Opiekun naukowy: Dr inż. Mirosław Kwiatkowski"— Zapis prezentacji:

1 Opiekun naukowy: Dr inż. Mirosław Kwiatkowski
Wyznaczanie parametrów struktury porowatej adsorbentów na podstawie izoterm adsorpcji par i gazów Autor: Mateusz Jeż Opiekun naukowy: Dr inż. Mirosław Kwiatkowski

2

3 Co to jest adsorpcja? ciecz – ciecz lub gaz – ciecz
ciecz – ciało stałe lub gaz – ciało stałe Oczyszczanie i rozdzielanie gazów Osuszanie gazów i cieczy Oczyszczanie ścieków Filtracja wody pitnej Magazynowanie niebezpiecznych gazów

4 Materiały adsorpcyjne
Podział adsorbentów Materiały adsorpcyjne Węglowe Kompozytowe Mineralne Węglowe sita molekularne Włókniny węglowe Żel węglowy Węgiel aktywny z surowców wtórnych Materiały porowate węglowo – mineralne Żel tytanowo – krzemowy Zeolity Silikażele Mineralne sita molekularne

5

6 Kondensacja kapilarna
Proces kondensacji Wzrost ciśnienia par adsorbatu Efektywny promień kapilary

7 Obliczane parametry struktury
Powierzchnia właściwa S Funkcja potencjału e Objętość mikroporów W0 Rozkład objętości mikroporów od promienia efektywnego W=f(rk)

8 Wykorzystane metody obliczeniowe
Metoda Langmuira Metoda BET Metoda Harkinsa-Jury Równanie Freundlicha Metoda Dubinina-Raduszkiewicza Równanie Kelvina

9 Metoda Langmuira Liniowa postać równania Langmuira
am – pojemność jednej warstwy adsorbatu k – stała p – ciśnienie adsorbatu Powierzchnia właściwa wm – powierzchnia zajmowana przez jedną cząstkę adsorbatu

10 Metoda BET Postać liniowa równania Powierzchnia właściwa
C – stała związana z różnicą między ciepłem adsorpcji pierwszej warstwy a ciepłem kondensacji ps – ciśnienie pary nasyconej adsorbatu nad płaską powierzchnią cieczy Powierzchnia właściwa

11 Metoda Harkinsa-Jury Równanie Powierzchnia właściwa A = am2
B – nie ma interpretacji fizycznej Powierzchnia właściwa

12 Równanie Freundlicha Postać ogólna k i n – stałe empiryczne
m – ilość punktów pomiarowych na izotermie

13 Wyznaczanie k i n.

14 Wyznaczanie k i n.

15 Potencjalna teoria adsorpcji
Założenia Siły adsorpcyjne działają w odległościach znacznie większych niż rozmiary cząsteczek Siły te nie są ekranowane przez pierwszą warstwę adsorbatu Podstawowe funkcje Potencjał adsorpcyjny e Objętość warstwy powierzchniowej W

16 Pole potencjału adsorpcyjnego
e – zmiana molowej energii swobodnej związana ze zmianą ciśnienia pary od ps do p Pole potencjału adsorpcyjnego faza gazowa powierzchnie ekwipotencjalne obszar adsorpcji adsorbent

17 Metoda Dubinina-Raduszkiewicza
Funkcja charakterystyczna związana jest z kapilarną budową adsorbentu logW0 Równanie D-R a tga = D

18 Krzywa charakterystyczna adsorpcji dla węgla aktywnego.

19 Rozkład objętości mikroporów
Równanie Kelvina Dla menisku cylindrycznego rk adsorpcja desorpcja Efektywny promień

20 Węgiel aktywny na podłożu ceramicznym. CTC

21 Węgiel aktywny na podłożu ceramicznym. CTC

22 Węgiel aktywny na podłożu ceramicznym. CTC

23 Porównanie powierzchni właściwych
Mikrofotografia SEM przedstawiająca badany adsorbent.

24 Wpływ procesu pirolizy na właściwości adsorbentów.
Analizie poddałem węgle aktywne otrzymane w procesie pirolizy drewna eukaliptusowego w różnych warunkach: 1. Tpir = 830oC t = 2h atm. N2 2. Tpir = 870oC t = 2h atm. N2 uboga w O2 – częściowe wypalenie 3. Tpir = 870oC t = 2h atm. N2

25 Porównanie rozkładu mikroporów

26 Porównanie rozkładu mikroporów

27 Porównanie rozkładu mikroporów

28 Dziękuję za uwagę. W mojej pracy wykorzystałem:
J. Ościk Adsorpcja Warszawa 1973 PWN G. Bello, R. Garcia, R. Arriagada, A. Sepulveda-Escribano, F. Rodriguez-Reinoso, Carbon molecular sieves from Eucalyptus globulus charcoal. Microporous and Mesoporous Materials 56 (2002) 139–145 P.M. Barata-Rodrigues, T.J. Mays, G.D. Moggridge, Structured carbon adsorbents from clay, zeolite and mesoporous aluminosilicate templates. Carbon 41 (2003) 2231–2246