Tőzegből származtatott aktív szénen alapuló adszorbeált metántároló rendszerek termodinamikája

A tőzegből származó AC-4 (a) és AC-6 (b) adszorbensek pásztázó elektronmikroszkópos (SEM) képei. A méretarány 40 µm.

A tőzegből származó aktivált szénatomok röntgendiffrakciós (XRD) mintázata: AC-4 és AC-6. Szaggatott vonalak mutatják a grafit és a kvarc elsődleges visszaverődését.

A különböző gőzaktiválási időkben kapott tőzegből származó aktív szén szétszóródási intenzitásának és a q szórási vektorral szembeni log-log diagramja.

A metán-adszorpció függőségei az AC-4 (a) és az AC-6 (b) nyomásától hőmérsékleten, K: 178 (1), 216 (2), 243 (3), 273,15 (4), 300 (5), 320 (6), 340 (7); 360 (8). A kísérleti adatokat szimbólumok mutatják, a vonalak pedig a kísérleti adatok közelítését a (3) egyenlettel.

A metán-adszorpció izoszterei az AC-4 (a) és az AC-6 (b) -ben a metán-adszorpció értékeinél, mmol/g: 0,1 (1); 0,5 (2); 1,0 (3); 2,0 (4); 3,0 (5); 4,0 (6); 5,0 (7); 6,0 (8); 7,0 (9); 8,0 (10); 9,0 (11); 9,5 (12). Szimbólumok jelzik a kísérleti adatokat, a folytonos egyenesek pedig a lineáris függvény közelítést mutatják. A félkövér szaggatott vonal ln P s-t mutat, ahol P s a telített gőznyomás; a szaggatott vonalak a metán kritikus nyomását és hőmérsékletét mutatják.

A differenciális moláris izoszterikus adszorpciós hő és az AC-4 (a) és az AC-6 (b) metán-adszorpciójának értéke K hőmérsékleten, K: 178 (1), 216 (2), 243 (3), 273,15 (4) ), 300 (5), 320 (6), 340 (7), 360 (8). A szimbólumok a kísérleti adatokat mutatják; a szilárd görbék a (6) egyenlet által történő közelítés eredményei. A hibasáv 10%.

A metán-AC-4 (a) és a metán-AC-6 (b) adszorpciós rendszerek differenciális moláris entrópiája a metán-adszorpció értékeivel szemben, K: 178,00 (1), 216,00 (2), 243,00 (3), 273,15 (4), 300,00 (5), 320,00 (6), 340,00 (7) és 360,00 (8). A szimbólumok jelzik a kísérleti adatokat; folytonos vonalak a simító spline görbék. A hibasáv 10%.

A metán-AC-4 (a) és a metán-AC-6 (b) adszorpciós rendszerek differenciális moláris izoszterikus entalpiájának függése az adszorpció értékétől, K: 178,00 (1), 216,00 (2), 243,00 ( 3), 273,15 (4), 300,00 (5), 320,00 (6), 340,00 (7) és 360,00 (8). A szimbólumok jelzik a kísérleti adatokat; folytonos vonalak a simító spline görbék.

A metán-AC-4 (a) és a metán-AC-6 (b) adszorpciós rendszerek differenciális moláris entalpiájának hőmérsékletfüggése az a adszorpció értékeinél, mmol/g: 0,1 (1), 0,3 (2), 0,6 (3), 1 (4), 1,5 (5), 2 (6), 3 (7), 4 (8), 5 (9), 6 (10), 7 (11), 7,8 (12), 8,3 (13), 8.8 (14) (a) és 0,1 (1), 0,6 (2), 1 (3), 1,5 (4), 2 (5), 3 (6), 4 (7), 5 (8) ), 6. (9), 7. (10), 8. (11), 8.5 (12), 9. (13), 9.5 (14), 10.5 (15), 11. (16) (b).

A metán-AC-4 (a) és a metán-AC-6 (b) adszorpciós rendszerek és a gázfázis (lökettel számozott) differenciális moláris izoszterikus hőkapacitások hőmérséklet-függései a metán-adszorpció értékeinél, mmol/g: 0,1 (1), 0,3 (2), 1,0 (3), 2,0 (4), 4,0 (5), 6,0 (6), 7,0 (7), 7,8 (8), 8,3 (9). A hibasáv 30%.

Absztrakt

8 mmol/g, a metán-AC-4 rendszer izoszterikus hőteljesítménye meghaladta

45%, ami a metán-AC-6 rendszerre vonatkozik. Az AC-4-hez viszonyítva az aktívabb AC-6 nagyobb mikropórustérfogata és szerkezeti heterogenitása határozza meg kiváló metánadszorpciós teljesítményét.

1. Bemutatkozás

2. Anyagok és módszerek

2.1. Adszorbens

2.2. Adszorpciós

2.3. Mód

3. Eredmények és megbeszélés

3.1. Szerkezet és morfológiai jellemzés

0,39 az AC-4-hez képest (O/C = 0,14).

3.2. Metán-adszorpció a tőzegből származó szén-adszorbenseken

3.3. Adszorpciós rendszerek termodinamikai funkcióinak kiszámítása

3.3.1. Differenciális moláris izoszterikus adszorpciós hő

2–3%), és figyelmen kívül hagyható a q st kiszámításakor. Novikova [63] által közölt adatok lehetővé tették számunkra, hogy értékeljük az izoszterikus hőmérsékleti deformáció (∂ Va/∂ T) a maximális értékét, és megmutassuk, hogy a T ⋅ (∂ Va/∂ T) a kifejezés jóval alacsonyabb, mint a Va a vizsgált hőmérséklet és nyomástartomány. Ezért az (5) egyenletet korrekció nélkül használtuk az adszorbens által stimulált és termikus deformációkra:

20 kJ/mol) az AC-4-hez (

24 kJ/mol). Az AC-4 kisebb százalékban különbözött keskeny mikropórusoktól (lásd 1. táblázat) és alacsonyabb oxigéntartalommal, mint az AC-6. Az AC-6-tól eltérően fémionokat tartalmaz (lásd a 2. táblázatot). Atomisztikus szimulációk szerint [65] a q st meredek kezdeti csökkenése az AC-4-ben megfigyelt módon az adszorbens heterogenitásának tulajdonítható. Pontosabban akkor fordul elő, amikor a pórusméret-eloszlás ferde a nagy pórusszélesség felé, mint az AC-4 esetében. A q st = f (a) csökkenő meredeksége, amely mindkét adszorbensnél a mikrorészterhelés magasabb értékeinél figyelhető meg, valószínűleg az adszorbát-adszorbens és az adszorbát-adszorbát kölcsönhatások hatásainak átfedésének eredménye [65]. Amikor az adszorbát-adszorbát vonzódása általában a metán felhalmozódásának folyamatában uralkodik, a metánmolekulák adszorpciós asszociáltjainak kialakulásához vezetnek a mikropórusokban [62,66]. Ennek eredményeként az AC-4 és az AC-6 metánadszorpciójának hője közelebb kerül egymáshoz.

3.3.2. A metán adszorpciójának beépített hője az aktív szénben

3.3.3. A metán-AC adszorpciós rendszerek differenciális moláris izoszterikus entrópiája

3.3.4. A metán-AC adszorpciós rendszerek differenciális moláris izoszterikus entalpiája

3.3.5. A metán-AC adszorpciós rendszerek differenciális moláris izoszterikus hőteljesítménye

8 mmol/g és 270 K, a metán-AC-4 rendszer izoszterikus hőkapacitása 45% -kal nagyobb, mint az AC-6 adszorpciós rendszerében. Ezért arra lehet következtetni, hogy az izoszterikus hőkapacitás alacsonyabb, ha a metánt AC-6-ban adszorbeálják nagyobb térfogatú mikropórusokkal és kevesebb szénatom-tartalommal az AC-4-hez képest.