Experimentální studium adsorpce plynů na pevné sorbenty

Abstract

Tato práce je zaměřena na studium procesu adsorpce plynu na pevný adsorbent. Principy adsorpce zahrnující charakteristiku porézních struktur, příklady vybraných adsorbentů a jejich vlastností, mechanismy, kterými může adsorpce probíhat, a různé metody, které se při popisu porézní struktury a adsorpce používají, jsou shrnuty v teoretické části práce. Praktická část práce je zaměřena na konkrétní problém spojený s adsorpcí. Jedná se o způsob měření naadsorbovaného množství plynu na pevný adsorbent při vysokém tlaku novým přístrojem pracujícím na principu gravimetrické analýzy. Na novém přístroji TGA-HP50 firmy TA-Instruments byla provedena řada experimentů měření adsorpčních izoterem, za účelem odhalení případných problémů s jejich následným odstraněním. Jsou zde uvedeny vybrané výsledky experimentů adsorpce dusíku na dva druhy aktivního uhlí a jeden druh zeolitu. V jednom případě aktivního uhlí se jedná o průmyslově vyráběný materiál, v druhém o aktivní uhlí, u kterého se budou zjišťovat adsorpční vlastnosti za účelem zjištění optimálního způsobu výroby. Dále byla provedena detailní analýza stavových veličin (tlaku a teploty) v reaktoru v průběhu experimentů. Ukazuje se, že experimentální uspořádání s vysokotlakým reaktorem a citlivými vahami je za daných podmínek experimentování vhodné pro studium adsorpce plynných látek na pevný adsorbent.

Gas adsorption process on to solid adsorbent is experimentally studied and reported here. General principles of adsorption covering the characterization of porous structures, examples of selected adsorbents and their properties, the mechanisms of adsorption and severe methods suitable for description of the porous structure are listed in theoretical part of this thesis. Experimental part is already focused on a particular problem associated with adsorption. It is a way of measuring the gas uptake (amount of gas adsorbed on solid adsorbent) at the wide range of pressures covering also high pressures up to 50 bar by a new device of gravimetric analysis. New apparatus TGA-HP50 made by TA-Instruments has been used. Detection of potential problems during experiments and their subsequent removal was another key point of the thesis. There are presented selected results of adsorption of nitrogen at two types of activated carbon and one type of zeolite sorbents. One of the activated carbon is a commercial material; the second one was prepared at our laboratory. Analysis of state properties (pressure and temperature) in the reactor during the test was also carried out in detail. It is evident, that newly employed experimental setup with high pressure reactor in combination with sensitive balance is more than suitable device for experimental study of adsorption process.