Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Quá trình hấp phụ khí trên than hoạt tính ở khoảng nhiệt độ rộng trên điểm tới hạn. Phần 1: Mô hình Dubinin-Astakhov đã được chỉnh sửa
Tóm tắt
Các mô phỏng về hiệu ứng nhiệt trong quá trình hấp phụ là công cụ quý giá cho việc thiết kế các hệ thống dựa trên hấp phụ hiệu quả như lưu trữ khí, tách khí và máy bơm nhiệt dựa trên hấp phụ. Một biểu diễn phân tích của dữ liệu hấp phụ đã đo được trong khoảng áp suất và nhiệt độ hoạt động rộng là cần thiết để tính toán các phương trình bảo toàn khối lượng và năng lượng đầy đủ. Trong Phần 1, mô hình Dubinin-Astakhov (D-A) được điều chỉnh để mô hình hóa các đẳng nhiệt hấp phụ của hydro, nitơ và methane trên than hoạt tính ở áp suất cao và nhiệt độ siêu tới hạn, với giả định thể tích hấp phụ vi mô không đổi. Mô hình hấp phụ loại D-A năm tham số được chứng minh là phù hợp với dữ liệu thực nghiệm cho hydro (30 đến 293 K, lên tới 6 MPa), nitơ (93 đến 298 K, lên tới 6 MPa) và đối với methane (243 đến 333 K, lên tới 9 MPa). Chất lượng của sự phù hợp của nhiều đẳng nhiệt hấp phụ thực nghiệm là xuất sắc trong khoảng nhiệt độ và áp suất lớn liên quan. Các tham số của mô hình cũng có thể được xác định chỉ từ các đẳng nhiệt hydro ở 77 K và 298 K mà không làm giảm nhiều chất lượng của sự phù hợp.
Từ khóa
#hấp phụ #mô hình Dubinin-Astakhov #than hoạt tính #hydro #nitơ #methane #nhiệt độ siêu tới hạn #áp suất caoTài liệu tham khảo
Agarwal, R.K., Schwarz, J.A.: Analysis of high pressure adsorption of gases on activated carbon by potential theory. Carbon 26, 873–887 (1988)
Amankwah, K.A.G., Schwarz, J.A.: A modified approach for estimating pseudo-vapor pressures in the application of the Dubinin-Astakhov equation. Carbon 33(9), 1313–1319 (1995)
Bae, J.-S., Bhatia, S.K.: High-pressure adsorption of methane and carbon dioxide on coal. Energy & Fuels 20, 2599–2607 (2006)
Batos-Neto, M., Torres, A.E.B., Azevedo, D.C.S., Cavalcante, C.L., Jr.: A theoretical and experimental study of charge and discharge cycles in a storage vessel for adsorbed natural gas. Adsorption 11, 147–157 (2005)
Bénard, P., Chahine, R.: Modeling of high-pressure adsorption isotherms above the critical temperature on microporous adsorbents: application to methane. Langmuir 13, 808–813 (1997)
Bénard, P., Chahine, R.: Modeling of adsorption storage of hydrogen on activated carbons. Int. J. Hydrog. Energy 26, 849–855 (2001)
Cruz, P., Santos, J.C., Magalhães, F.D., Mendes, A.: Cyclic adsorption separation processes: analysis strategy and optimization procedure. Che. Eng. Sci. 58, 3143–3158 (2003)
Czerny, A.M., Bénard, P., Chahine, R.: Adsorption of nitrogen on granular activated carbon: experiment and modeling. Langmuir 21, 2871–2875 (2005)
Dastgheib, S.A., Karanfil, T.: The effect of the physical and chemical characteristics of activated carbons on the adsorption energy and affinity coefficient of Dubinin equation. J. Colloid Interface Sci. 292, 312–321 (2005)
Dreisbach, F., Lösch, H.W., Harting, P.: Highest pressure adsorption equilibria data: measurement with magnetic suspension balance and analysis with a new adsorbent/adsorbate-volume. Adsorption 8, 95–109 (2002)
Dubinin, M.M.: The potential theory of adsorption of gases and vapors for adsorbents with energetically nonuniform surfaces. Chem. Rev. 60, 235–241 (1960)
Dubinin, M.M.: Physical adsorption of gases and vapors in micropores. In: Cadenhead, D.A., Danielli, J.F., Rosenberg, M.D. (eds.) Progress in Membrane and Surface Science, vol. 9, chap. 1, pp. 1–70. Academic Press, New York (1975)
Himeno, S., Komatsu, T., Fujita, S.: High-pressure adsorption equilibria of methane and carbon dioxide on several activated carbons. J. Chem. Eng. Data 50, 369–376 (2005)
Lemmon, E.W., Peskin, A.P., McLinden, M.O., Friend, D.G.: NIST12 Thermodynamic and Transport Properties of Pure Fluids—NIST Standard Reference Database 12, Version 5.0. US Secretary of Commerce, Washington (2000)
Mota, J.P.B., Rodrigues, A.E., Saatdjian, E., Tondeur, D.: Dynamics of natural gas adsorption storage systems employing activated carbon. Carbon 35(9), 1259–1270 (1997)
Murata, K., El-Merraoui, M., Kaneko, K.: A new determination method of absolute adsorption isotherm of supercritical gases under high pressure with a special relevance to density-functional theory study. J. Chem. Phys. 114(9), 4196–4205 (2001)
Murata, K., Miyawaki, J., Kaneko, K.: A simple determination method of absolute adsorbed amount for high pressure gas adsorption. Carbon 40, 425–428 (2002)
Myers, A.L., Monson, P.A.: Adsorption in porous materials at high pressure: theory and experiment. Langmuir 18(26), 10261–10273 (2002)
Ozawa, S., Kusumi, S., Ogino, Y.: Physical adsorption of gases at high pressure IV. An improvement of the Dubinin-Astakhov adsorption equation. J. Colloid Interface Sci. 56(1), 83–91 (1976)
Poirier, E., Chahine, R., Bénard, P., Lafi, L., Dorval-Douville, G., Chandonia, P.A.: Hydrogen adsorption measurements and modeling on metal-organic frameworks and single-walled carbon nanotubes. Langmuir 22(21), 8784–8789 (2006)
Richard, M.-A., Bénard, P., Chahine, R.: Gas adsorption process in activated carbon over a wide temperature range above the critical point. Part 2: conservation of mass and energy. Adsorption (2009, in press)
Salem, M.M.K., Braeuer, P., Szombathely, M.V., Heuchel, M., Harting, P., Quitzch, K., Jaroniec, M.: Thermodynamics of high-pressure adsorption of argon, nitrogen, and methane on microporous adsorbents. Langmuir 14(12), 3376–3389 (1998)
Sircar, S.: Gibbsian surface excess for gas adsorption—revisited. Ind. Eng. Chem. Res. 38(10), 3670–3682 (1999)
Talu, O., Myers, A.L.: Molecular simulation of adsorption: Gibbs dividing surface and comparison with experiment. AIChE J. 47(5), 1160–1168 (2001)
Teng, Y., Wang, R.Z., Wu, J.Y.: Study of the fundamentals of adsorption systems. Appl. Therm. Eng. 17(4), 327–338 (1997)
Zhang, S.-Y., Talu, O., Hayhurst, D.T.: High-pressure adsorption of methane in NaX, MgX, CaX, SrX, and BaX. J. Phys. Chem. 95, 1722–1726 (1991)