WPŁYW STRUKTURY POROWATEJ NA POJEMNOŚĆ BUTANOWĄ WĘGLI AKTYWNYCH

Węgiel aktywny w ochronie środowiska i przemyśle (26) GRAŻYNA GRYGLEWICZ Politechnika Wrocławska, Wydział Chemiczny, Zakład Materiałów Polimerowych i Węglowych ul. Gdańska 7/9, 5-344 Wrocław MARIA ZIN, JERZY SOCHA GRYFSKAND sp. z o.o. w Gryfinie, Zakład Produkcji Węgli Aktywnych ul. Białostocka 1, 17-2 Hajnówka ALEKSANDRA KLIJANIENKO Politechnika Wrocławska, Wydział Chemiczny, Zakład Materiałów Polimerowych i Węglowych ul. Gdańska 7/9, 5-344 Wrocław WPŁYW STRUKTURY POROWATEJ NA POJEMNOŚĆ BUTANOWĄ WĘGLI AKTYWNYCH Zbadano wpływ tekstury porowatej węgli aktywnych na adsorpcję-desorpcję butanu. Określono wskaźniki butanowe wg normy ASTM. Parametry struktury porowatej, takie jak: powierzchnia właściwa S BET, objętość mikroporów, objętość mezoporów i dystrybucja objętości mezoporów, wyznaczono na podstawie izoterm adsorpcji i desorpcji azotu w temperaturze 77 K. Jako adsorbenty stosowano komercyjne amerykańskie węgle aktywne, węgle aktywne otrzymane z różnych surowców w procesie aktywacji parą wodną i węgle aktywne otrzymane z drewna w warunkach laboratoryjnych metodą aktywacji chemicznej. Stwierdzono, że węgle aktywne charakteryzujące się powierzchnią właściwą S BET > 1 m 2 /g, objętością porów V całk >,8 cm 3 /g i udziałem mezoporów w strukturze porowatej od,4 do,5 wykazują najlepsze właściwości w układzie adsorpcji-desorpcji butanu. SŁOWA KLUCZOWE: węgiel aktywny, pojemność butanowa, struktura porowata WPROWADZENIE Węgle aktywne są głównie stosowane w procesach adsorpcyjnego oczyszczania gazów i cieczy. W mniejszej skali są wykorzystywane jako sita molekularne do rozdziału mieszanin gazowych oraz katalizatory i nośniki katalizatorów [1]. Oprócz tradycyjnych kierunków zastosowań węgli aktywnych rośnie zainteresowanie ich wykorzystaniem w procesach adsorpcyjnego magazynowania metanu i wodoru oraz magazynowania energii elektrycznej w kondensatorach elektrochemicznych [2]. Każde z wymienionych powyżej zastosowań wymaga materiału porowatego o specyficznej dla danego procesu teksturze porowatej. W ostatniej dekadzie dużym zainteresowaniem cieszą się adsorbenty do usuwania lotnych związków organicznych (VOCs). Ma to związek z ukazaniem się w 199 roku dokumentu przygotowanego przez Environmental Protection Agency (EPA), w którym podano dopuszczalne emisje dla ponad 1 związków z grupy

Wpływ struktury porowatej na pojemność butanową węgli aktywnych 37 VOCs. Do tej grupy związków należą m.in. halogenowe pochodne metanu, węglowodory alifatyczne (propan, butan, heksan, heptan), węglowodory aromatyczne (benzen, chlorobenzeny, toluen, naftalen), związki zawierające w swojej budowie azot, siarkę lub tlen (pirydyna, tiofen, tetrahydrofuran) [3]. Skuteczną metodą usuwania z powietrza VOCs, występujących zwykle w niskich stężeniach, jest adsorpcja na węglu aktywnym [4]. Węgle aktywne o odpowiednim stopniu rozwinięcia struktury porowatej, wytrzymałości i granulacji są stosowane w instalacjach pochłaniaczy oparów paliwa pracujących w układzie adsorpcyjno-desorpcyjnym z odzyskiem węglowodorów. Celem tej pracy było określenie efektywności węgli aktywnych w procesie adsorpcji-desorpcji lotnych związków organicznych na podstawie wyznaczenia ich pojemności butanowej. Jako adsorbenty stosowano komercyjne amerykańskie węgle aktywne, węgle aktywne otrzymane z różnych surowców w procesie aktywacji parą wodną oraz węgle aktywne otrzymane z drewna w warunkach laboratoryjnych metodą aktywacji chemicznej. Zbadano wpływ tekstury porowatej węgli aktywnych, w tym: powierzchni i objętości porów, objętości mikro- i mezoporów, a także dystrybucji objętości porów na adsorpcję i desorpcję butanu. 1. CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA 1.1. Przedmiot badań Przedmiotem badań były następujące serie węgli aktywnych: Amerykańskie węgle aktywne uznane jako wzorcowe do procesu adsorpcji- -desorpcji VOCs: ZX-82, BAX11, BAX15E i WV-A9 Węgle aktywne otrzymane w procesie aktywacji parą wodną z łupin orzecha kokosowego (GFS-2), drewna (CWZ-22) i węgla kamiennego (N-G/H) Węgle aktywne otrzymane w procesie aktywacji kwasem fosforowym w warunkach laboratoryjnych 1.2. Charakterystyka węgli aktywnych Parametry struktury kapilarnej węgli aktywnych wyznaczono z izoterm adsorpcji-desorpcji azotu w temperaturze 77 K przy użyciu sorpcjometru NOVA 2 firmy Quantachrome. Powierzchnię właściwą porów wyznaczono z równania BET. Z prawa Gurvitcha na podstawie ilości zaadsorbowanego azotu przy ciśnieniu względnym p/p o =,99 obliczono objętość całkowitą porów. Objętość i rozkład objętości mezoporów wyznaczono na podstawie równania Kelvina. Objętość mikroporów obliczono z różnicy pomiędzy objętością całkowitą a objętością mezoporów. Wytrzymałość mechaniczną węgli aktywnych oznaczono metodą kulową wg PN-9/C-97554, a liczbę jodową i melasową odpowiednio wg PN-83/C-9755.4 i PN-84/C-97555.5. Oznaczono ponadto zawartość popiołu, ph wyciągu wodnego (PN-85/C-97555.1) i gęstość nasypową węgli aktywnych (PN-9/C-97554).

38 G. Gryglewicz, M. Zin, J. Socha, A. Klijanienko Analizę zawartości C, H, N i S w węglu aktywnym wykonano z użyciem automatycznego analizatora składu elementarnego VARIO EL. Zawartość tlenu obliczono z różnicy. Zdolność węgli aktywnych do adsorpcji-desorpcji określono na podstawie wyznaczonej pojemności butanowej wg ASTM (D-5228-92). Na rysunku 1 przedstawiono schemat aparatury do wyznaczania wskaźników butanowych: pojemności butanowej roboczej (BWC), aktywności (BA) i retencji butanowej (BR). Układ pomiarowy zaopatrzony jest w termostatowane w temperaturze 25 o C oddzielne źródła n-butanu i suchego powietrza. Określona normą objętość węgla aktywnego przed pomiarem jest suszona w przepływie gorącego powietrza. Szklana U-rurka, w której znajduje się testowany materiał, podczas całego cyklu adsorpcji i desorpcji butanu jest termostatowana w 25 o C. Adsorpcję butanu prowadzi się do uzyskania stanu równowagi przy przepływie adsorbatu 15 dm 3 /godz. Butan desorbuje się strumieniem suchego powierza o przepływie 18 dm 3 /godz. w ciągu 4 minut. Wyznaczana na podstawie danych doświadczalnych pojemność butanowa robocza BWC określa zdolność węgla aktywnego do pracy w układzie adsorpcja-desorpcja butanu. Aktywność butanowa BA jest miarą pojemności adsorpcyjnej materiału względem butanu, a retencja butanowa BR określa ilość adsorbatu, która nie uległa desorpcji i pozostała w materiale. Wyniki badań podawane są w procentach wagowych lub w g/1 cm 3, przy czym ze względów użytkowych wymagania jakościowe najczęściej określane są z uwzględnieniem gęstości nasypowej, tj. w g/1 cm 3. Rys. 1. Schemat aparatury do oznaczania pojemności butanowej 2. WYNIKI BADAŃ 2.1. Charakterystyka węgli wzorcowych W tabeli 1 przedstawiono wybrane właściwości węgli aktywnych produkowanych w USA i stosowanych powszechnie w procesach adsorpcji-desorpcji. Wyniki badań pojemności butanowej podano w tabeli 2.

Wpływ struktury porowatej na pojemność butanową węgli aktywnych 39 TABELA 1. Charakterystyka węgli wzorcowych Węgiel aktywny Popiół % mas. ph wyciągu wodnego Liczba jodowa mg/g Liczba melasowa mg Gęstość nasypowa g/dm 3 Wytrzymałość mechaniczna % ZX-82 21,6 2,8 984 1 374 97,3 F BAX11 24,9 7,5 94 26 337 94,7 F BAX15E 3,5 6,4 1395 65 291 78,3 F WV-A9 3,8 5,7 182 7 286 73,9 Z a F - węgle formowane w postaci wałeczków o średnicy 2 3,5 mm Z - nieregularne ziarna o wymiarach,5 4, mm Postać a TABELA 2. Wyniki analizy pojemności butanowej węgli wzorcowych Węgiel Wskaźniki butanowe, g/1 cm 3 Desorpcja butanu aktywny BWC BA BR % ZX-82 11,5 12,1,6 95, BAX11 1,8 12,9 2,1 83,7 BAX15E 14,8 17,4 2,6 84,6 WV-A9 11,6 13, 1,4 89,2 Podstawowe wymagania dla węgli aktywnych stosowanych w pochłaniaczach oparów paliwa pracujących w cyklu adsorpcyjno-desorpcyjnym to pojemność butanowa robocza w zakresie 9 14 g/1 cm 3, retencja butanowa poniżej 3 g/1 cm 3, gęstość nasypowa 24 4 g/dm 3, granulacja,5 4, mm i wysoka wytrzymałość. Zdolność do adsorpcji i desorpcji butanu zależy od porowatości węgla aktywnego. W tabeli 3 podano parametry struktury porowatej węgli wzorcowych. TABELA 3. Parametry struktury kapilarnej wzorcowych węgli aktywnych Parametr ZX-82 BAX11 BAX15E WV-A9 S BET, m 2 /g V całk, cm 3 /g V mik, cm 3 /g V mez, cm 3 /g 2 3 nm 3 5 nm 5 1 nm 1 5 nm V mez /V całk 1315,878,494,384,125,136,74,49,44 196,784,414,37,92,98,85,95,47 217 1,42,813,589,193,232,1,64,42 165 1,159,62,536,151,181,123,81,46

31 G. Gryglewicz, M. Zin, J. Socha, A. Klijanienko Węgle wzorcowe odznaczają się rozwiniętą strukturą zarówno mikro-, jak i mezoporów, o powierzchni właściwej S BET w zakresie 196 217 m 2 /g i objętości całkowitej porów,784 1,42 cm 3 /g. Ich cechą charakterystyczną jest zbliżony udział mezoporów V mez /V całk w strukturze porowatej, który wynosi,42,47. Na rysunku 2 przedstawiono izotermy adsorpcji-desorpcji azotu dla wybranych węgli wzorcowych. Kształt izoterm wskazuje wyraźnie na bimodalny charakter struktury porowatej tych węgli, na duże rozwinięcie struktury mikroporów przy równocześnie silnie ukształtowanej strukturze mezoporów. Asortymenty BAX15E i WV-A9 charakteryzują się najlepiej rozwiniętą strukturą porowatą i największą pojemnością i aktywnością butanową, ale ich wytrzymałość jest wyraźnie niższa w porównaniu z pozostałymi węglami. Pod względem stopnia desorpcji najkorzystniejsze właściwości posiada ZX-82. 12 1 VSTP,cm 3 /g 8 6 4 2 BAX15E WVA 9,2,4,6,8 1 p/p o Rys. 2. Izotermy adsorpcji ( ) i desorpcji (- - -) azotu dla węgli aktywnych wzorcowych 2.2. Charakterystyka węgli aktywnych otrzymanych w procesie aktywacji parą wodną Celem tej części pracy było otrzymanie węgli aktywnych o właściwościach zbliżonych do węgli wzorcowych metodą aktywacji fizycznej. Jako materiał wyjściowy wybrano surowce lignino-celulozowe (łupiny kokosowe, drewno) i węgiel kamienny. W tabeli 4 przedstawiono podstawową charakterystykę węgli aktywnych. Wskaźniki butanowe zamieszczono w tabeli 5, a parametry struktury kapilarnej w tabeli 6. TABELA 4. Charakterystyka węgli aktywnych otrzymanych w procesie aktywacji parą wodną Węgiel aktywny Popiół % mas. ph wyciągu wodnego Liczba jodowa mg/g Liczba melasowa mg Gęstość nasypowa g/dm 3 Wytrzymałość mechaniczna % Postać a GFS-2 4,2 1,2 1585 31 359 96,2 Z

Wpływ struktury porowatej na pojemność butanową węgli aktywnych 311 CWZ-22 4,8 1,6 1 36 231 92,8 Z N-G/H 6,1 6,8 1228 33 393 98,9 F TABELA 5. Wyniki analizy pojemności butanowej węgli aktywnych otrzymanych w procesie aktywacji parą wodną Węgiel Wskaźniki butanowe, g/1 cm 3 Desorpcja butanu aktywny BWC BA BR % GFS-2 1,8 16,4 5,6 65,9 CWZ-22 3,3 4,8 1,5 68,7 N-G/H 7,2 12,9 5,7 55,8 Analiza powyższych wyników wskazuje, że węgle aktywne wytworzone z różnych surowców metodą aktywacji parą wodną do 6% ubytku masy nie spełniają wymogów w zakresie wskaźników pojemności butanowej, chociaż wykazują dużą wytrzymałość mechaniczną. Wartości liczby melasowej świadczą o słabo rozwiniętej strukturze mezoporów, co potwierdza poziom desorpcji butanu wynoszący zaledwie 56 69%. Analiza struktury porowatej tych węgli (tab. 6) tłumaczy ich niską efektywność w procesie adsorpcji-desorpcji butanu. Są to węgle mikroporowate o bardzo małym udziale mezoporów. Objętości mezoporów wynoszą bowiem,116,175 cm 3 /g, co stanowi niewielki ułamek (,2) struktury porowatej. W przypadku węgli aktywnych GFS-2 i N-G/H o powierzchni właściwej, odpowiednio, 167 i 1584 m 2 /g oraz objętości mikroporów powyżej,6 cm 3 /g uzyskano aktywność butanową na poziomie węgli wzorcowych, niemniej ich przydatność użytkowa jest niezadowalająca z uwagi na wysoką retencję wynoszącą 5,6 5,7 g/cm 3. TABELA 6. Parametry struktury porowatej węgli aktywnych otrzymanych w procesie aktywacji parą wodną Parametr GFS-2 CWZ-22 N-G/H S BET, m 2 /g V całk, cm 3 /g V mik, cm 3 /g V mez, cm 3 /g 2 3 nm 3 5 nm 5 1 nm 1 5 nm V mez /V całk 167,88,633,175,74,43,22,36,22 977,491,363,128,26,38,22,42,26 1584,758,642,116,4,39,13,24,15

312 G. Gryglewicz, M. Zin, J. Socha, A. Klijanienko 2.3. Charakterystyka węgli aktywnych otrzymanych w procesie aktywacji chemicznej W następnym etapie pracy, do otrzymania węgli o rozwiniętej zarówno strukturze mikro-, jak i mezoporów wykorzystano aktywację chemiczną, stosując jako czynnik aktywujący kwas fosforowy H 3 PO 4. Na rysunku 3 przedstawiono wpływ stopnia impregnacji drewna kwasem fosforowym na powierzchnię właściwą S BET i udział mezoporów w strukturze porowatej (a) oraz objętość mikro- i mezoporów (b). W zastosowanej procedurze technologicznej ze wzrostem stężenia H 3 PO 4 rośnie powierzchnia porów i objętość mikroporów, osiągając maksimum dla 3% H 3 PO 4 (S BET = 254 m 2 /g, V mik =,773 cm 3 /g). Udział mezoporów w strukturze porowatej produktu aktywacji otrzymanym w tych warunkach jest niewielki (,27). Podwyższając stężenie kwasu do 5%, otrzymuje się węgiel aktywny, który charakteryzuje się udziałem mezoporów (,46) porównywalnym z węglami wzorcowymi (,44,47) i silnie rozwiniętą powierzchnią właściwą (S BET = 1867 m 2 /g). Stwierdzono, że wzrost stężenia powoduje głównie rozwinięcie mezoporów w zakresie 2 5 nm. Obserwowany spadek objętości mikroporów (rys. 3b) wskazuje, że część mezoporów powstaje prawdopodobnie z poszerzenia mikroporów. a) b) Vmez/Vtot 1,8,6,4,2 a 1 215 33 45 Stężenie H 3 PO 4, % 25 2 15 1 5 SBET, m 2 /g Objętość porów, cm 3 /g 1,8,6,4,2 b 1 15 3 5 1 2 3 4 Stężenie H 3 PO 4, % Rys. 3. Zależność: a) powierzchni właściwej S BET ( ) i udziału mezoporów ( ) oraz b) objętości mikroporów ( ) i mezoporów ( ) od stężenia kwasu fosforowego Przeprowadzone badania procesu aktywacji kwasem fosforowym wykazały, że stopień rozwinięcia struktury porowatej zależy również od atmosfery gazowej, w której prowadzi się proces. Stwierdzono, że aktywacja w przepływie azotu, w porównaniu do aktywacji w atmosferze pary wodnej i azotu, sprzyja rozwijaniu układu mikroporów przy zachowaniu tego samego stopnia rozwinięcia mezoporów. Rodzaj stosowanej atmosfery gazowej znacząco wpływa na skład elementarny produktu aktywacji. Węgiel aktywny otrzymany w procesie aktywacji w przepływie mieszaniny azotu i pary wodnej charakteryzuje się wyższą zawartością pier-

Wpływ struktury porowatej na pojemność butanową węgli aktywnych 313 wiastka C i prawie dwukrotnie niższą zawartością heteroatomów (N, S, O), w porównaniu z węglem po aktywacji w atmosferze azotu. Zawartość tlenu maleje z 22,6 do 1,3% mas., wskazując na zmianę charakteru chemicznego powierzchni węgla aktywnego. W tabeli 7 przedstawiono właściwości fizykochemiczne i sorpcyjne z roztworów, a w tabeli 8 właściwości sorpcyjne względem butanu wybranych produktów aktywacji H 3 PO 4. TABELA 7. Charakterystyka węgli aktywnych otrzymanych w procesie aktywacji chemicznej Węgiel aktywny Popiół % mas. ph wyciągu wodnego Liczba jodowa mg/g Liczba melasowa mg Gęstość nasypowa g/dm 3 Wytrzymałość mechaniczna % G-5 3,7 5,9 1384 155 174 88,4 Z H-1 9,6 4,5 11 16 25 89,7 Z Postać a TABELA 8. Wyniki analizy pojemności butanowej węgli aktywnych otrzymanych w procesie aktywacji chemicznej Węgiel Wskaźniki butanowe, g/1 cm 3 Desorpcja butanu aktywny BWC BA BR % G-5 11, 11,8,8 93,2 H-1 1,4 11,4 1, 91,2 Węgle aktywne G-5 i H-1 charakteryzują się bardzo dobrymi właściwościami w aspekcie ich wykorzystania jako materiałów porowatych w instalacjach pracujących w cyklu adsorpcyjno-desorpcyjnym. Pojemność butanowa robocza BWC jest wysoka, a retencja butanowa BR bardzo niska. W tabeli 9 podano charakterystykę struktury porowatej tych węgli. Silnie rozwinięta struktura mikroporowata i mezoporowata tłumaczy ich dużą zdolność do adsorpcji-desorpcji butanu. Stosunkowo niska gęstość nasypowa węgla G-5 jest spowodowana nadmiernie rozwiniętą porowatością w zakresie mezoporów o szerokości 1 5 nm. TABELA 9. Parametry struktury kapilarnej węgli aktywnych otrzymanych w procesie aktywacji chemicznej Parametr G-5 H-1 S BET, m 2 /g V całk, cm 3 /g V mik, cm 3 /g V mez, cm 3 /g 2 3 nm 3 5 nm 1934 1,669,76,963,246 1313,938,492,446,132

314 G. Gryglewicz, M. Zin, J. Socha, A. Klijanienko 5 1 nm 1 5 nm V mez /V całk,275,184,258,58,134,8,1,47 2.4. Zależność wskaźników butanowych od parametrów struktury porowatej Wskaźniki butanowe oznaczono dla 9 próbek węgli aktywnych różniących się znacznie strukturą porowatą, o powierzchni właściwej w zakresie 977 217 m 2 /g, objętości porów,491 1,669 cm 3 /g, objętości mikroporów,363,813 cm 3 /g i objętości mezoporów,116,963 cm 3 /g. Udział mezoporów w strukturze porowatej wynosił od,15 do,58. Przeprowadzone badania wykazały, że ze wzrostem powierzchni właściwej i objętości porów rośnie zdolność węgli do adsorpcji butanu. Na rysunku 4a przedstawiono zależność pomiędzy pojemnością butanową roboczą BWC i aktywnością butanową BA a powierzchnią właściwą S BET badanych węgli aktywnych. a) b) BA i BWC, g/1cm 3 18 a 15 12 9 6 3 1 2 3 S BET, m 2 /g Desorpcja butanu, % 1 8 6 4 2 b Vmez Vmez 2-5 nm,2,4,6,8 1 Objętość porów, cm 3 /g Rys. 4. Wpływ: a) powierzchni S BET węgli aktywnych na wskaźniki butanowe BWC ( ) i BA( ), b) objętości mezoporów V mez i V 2 5 nm na desorpcję butanu Zaobserwowano ponadto wyraźną zależność pomiędzy desorpcją butanu a stopniem rozwinięcia struktury mezoporowatej (rys. 4b). Ze wzrostem objętości mezoporów, a w szczególności mezoporów o szerokości 2 5 nm, desorpcja butanu rośnie. Ponad 8% desorpcję butanu uzyskuje się, gdy objętość mezoporów przekracza,37 cm 3 /g. W warunkach eksploatacyjnych istotnym parametrem jest retencja butanowa, która powinna być jak najniższa. Wykazano, że węgle aktywne, dla których udział mezoporów V mez /V całk w strukturze porowatej wynosi,4,5, charakteryzują się

Wpływ struktury porowatej na pojemność butanową węgli aktywnych 315 najwyższą pojemnością butanową (rys. 5a) i najniższą retencją (rys. 5b). Pojemność butanowa BWC wyrażona w g/1 cm 3 zależy od aktywności butanowej i gęstości nasypowej węgla aktywnego. Rysunek 6 pokazuje zależność BWC od wskaźnika strukturalno-gęstościowego SG, stanowiącego iloczyn S BET, V mez /V całk i gęstości nasypowej. Obserwuje się wyraźną tendencję wzrostu pojemności butanowej ze wzrostem wartości tego wskaźnika, uwzględniającego parametry struktury porowatej węgla aktywnego. a) b) 18 a 15 6 5 b BWC, g/1cm 3 12 9 6 BR, g/1cm 3 4 3 2 3 1,2,4,6,8 Vmez/Vcałk,2,4,6,8 Vmez/Vcałk Rys. 5. Zależność wskaźników: a) BWC i b) BR od stosunku V mez /V całk 2 BWC, g/1cm 3 16 12 8 4 1 2 3 Wpółczynnik SG Rys. 6. Pojemność butanowa BWC w funkcji wskaźnika SG WNIOSKI 1. Przeprowadzone badania wykazały, że węgle aktywne stosowane do adsorpcji- -desorpcji lotnych związków organicznych charakteryzują się silnie rozwiniętą strukturą zarówno mikro-, jak i mezoporów. W celu uzyskania wysokiej efek-

316 G. Gryglewicz, M. Zin, J. Socha, A. Klijanienko tywności procesu udział mezoporów w strukturze porowatej powinien stanowić od,4 do,5. 2. Wstępne badania wykazały, że nie można otrzymać węgla aktywnego metodą aktywacji parą wodną w standardowych warunkach (95 o C, 6% ubytek masy), spełniającego wymagania dla układów pracujących w cyklu adsorpcyjno- -desorpcyjnym. 3. Węgiel aktywny do powyższych zastosowań porównywalny z węglami wzorcowymi otrzymano metodą aktywacji chemicznej, stosując H 3 PO 4 jako czynnik aktywujący. 4. Aktywność butanowa rośnie ze wzrostem powierzchni właściwej S BET i objętości porów. Węgle aktywne charakteryzujące się powierzchnią porów powyżej 1 m 2 /g i objętością porów powyżej,8 cm 3 /g odznaczają się dobrymi właściwościami do adsorpcji butanu. 5. Desorpcja butanu rośnie ze wzrostem objętości mezoporów i udziału mezoporów w całkowitej objętości porów. Istotny wpływ na retencję butanu mają mezopory o szerokości w zakresie 2 5 nm. 6. Warunkiem uzyskania wysokich wartości wskaźnika pojemności butanowej jest wysoka aktywność butanowa węgla i niska retencja. Taki warunek jest spełniony, gdy węgiel aktywny przy gęstości nasypowej powyżej 3 g/dm 3 charakteryzuje się objętością mezoporów na poziomie,37,38 cm 3 /g i objętością całkowitą porów,78,88 cm 3 /g. Przy niższych gęstościach nasypowych niezbędny jest proporcjonalny wzrost objętości porów z zachowaniem udziału mezoporów w zakresie,4,5. LITERATURA [1] Marsh H., Heintz E.A., Rodriquez-Reinoso F., Introduction to Carbon Technologies, University of Alicante 1997. [2] Inagaki M., New Carbons, Elsevier, Tokyo 2. [3] Mukhopadhyay N., Moretti, E.C., Current and Potential Future Industrial Practices for Reducing and Controlling Volatile Organic Compounds, Center for Waste Reduction Technologies, New York 1994. [4] Lillo-Rodenas M.A., Carratala-Abril J., Cazorla-Amoros D., Linares-Solano A., Usefulness of chemically anthracite for the abatement of VOC at low concentrations, Carbon 22, 77-78, 331-336. INFLUENCE OF POROUS TEXTURE ON BUTANE CAPACITY OF ACTIVATED CARBONS The influence of porous texture of activated carbons on the adsorption- -desorption of butane was studied. The butane indices were determined according to ASTM procedure. The porous structure parameters such as the surface area S BET, the micropore volume, the mesopore volume and pore volume distribution were determined on the base of nitrogen adsorption-desorption isotherms at 77 K. American commercial activated carbons, steam activated carbons prepared from different precursors and the activated carbons prepared from wood by phosphoric acid activa-

Wpływ struktury porowatej na pojemność butanową węgli aktywnych 317 tion were used as adsorbents. It was found that the activated carbons with surface area higher than 1 m 2 /g, pore volume higher than.8 cm 3 /g and mesopore fraction between.4 and.5 show the best performance in the adsorption-desorption system. KEYWORDS: activated carbon, butane capacity, porous texture