Изучение процесса адсорбции паров бензола активированными углями марок АР-А, АР-Б и углями компании Baojun Activated Carbon

Аннотация

Приведены результаты исследования адсорбционной способности отечественного активированного угля марок АР-А и АР-Б, а также угля компании Baojun Activated Carbon (КНР) по отношению к парам бензола. Все использованные адсорбенты предназначены для очистки воздуха от паров летучих органических соединений, но отличаются технологией получения и физико-химическими характеристиками. Установлено, что эффективность активированного угля компании Baojun Activated Carbon при адсорбции паров бензола выше, чем у отечественных образцов марок АР-А и АР-Б. При этом среди угля зарубежного производства наиболее эффективным оказался образец марки Baojun 4.0/90, который имеет высокую адсорбционную способность, заявленную по отношению к парам тетрахлорида углерода. Экспериментально показано, что во всех случаях кинетика процесса адсорбции хорошо описывается уравнением псевдовторого порядка Хо и Маккея. Аналогичные результаты получены при использовании модели Морриса --- Вебера, которая учитывает роль диффузионных процессов в процессе адсорбции паров бензола активированными углями. Применение уравнения Лагергрена и упрощенной модели Еловича для обработки экспериментальных данных показали менее значимые результаты

Работа выполнена при поддержке Программы стратегического академического лидерства РУДН

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Касаткин Е.М., Ахмедова Л.С., Маркова Е.Б. и др. Изучение процесса адсорбции паров бензола активированными углями марок АР-А, АР-Б и углями компании Baojun Activated Carbon. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2022, № 4 (103), с. 110--124. DOI: https://doi.org/10.18698/1812-3368-2022-4-110-124

Литература

[1] Akpa J.G., Nmegbu C.G.J. Adsorption of benzene on activated carbon from agricultural waste materials. Res. J. Chem. Sci., 2014, vol. 4, no. 9, pp. 34--40.

[2] Huff J. Benzene-induced cancers: abridged history and occupational health impact. Int. J. Occup. Environ. Health, 2007, vol. 13, iss. 2, pp. 213--221. DOI: https://doi.org/10.1179/oeh.2007.13.2.213

[3] Karimnezhad L., Haghighi M., Fatehifar E. Adsorption of benzene and toluene from waste gas using activated carbon activated by ZnCl₂. Front. Environ. Sci. Eng., 2014, vol. 8, no. 6, pp. 835--844. DOI: https://doi.org/10.1007/s11783-014-0695-4

[4] Li M., Wu S.C., Peng Y., et al. Adsorption of volatile organic vapors by activated carbon derived from rice husk under various humidity conditions and its statistical evaluation by linear solvation energy relationships. Sep. Purif. Technol., 2016, vol. 170, pp. 102--108. DOI: https://doi.org/10.1016/j.seppur.2016.06.029

[5] Bansal R., Goyal M. Activated carbon adsorption. CRC Press, 2005.

[6] Yakout S.M. Removal of the hazardous, volatile, and organic compound benzene from aqueous solution using phosphoric acid activated carbon from rice husk. Chem. Cent. J., 2014, vol. 52, no. 8, art. 52. DOI: https://doi.org/10.1186/s13065-014-0052-5

[7] Chugaev S.S., Strizhenov E.M., Zherdev A.A., et al. Fire- and explosion-safe low-temperature filling of an adsorption natural gas storage systems. Chem. Petrol. Eng., 2017, vol. 52, no. 11-12, pp. 846--854. DOI: https://doi.org/10.1007/s10556-017-0281-2

[8] Strizhenov E.M., Zherdev A.A., Petrochenko R.V., et al. A study of methane storage characteristics of compacted adsorbent AU-1. Chem. Petrol. Eng., 2017, vol. 52, no. 11-12, pp. 838--845. DOI: https://doi.org/10.1007/s10556-017-0280-3

[9] Byamba-Ochir N., Shim W.G., Balathanigaimani M.S., et al. High density Mongolian anthracite based porous carbon monoliths for methane storage by adsorption. Appl. Energy, 2017, vol. 190, pp. 257--265. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.12.124

[10] Nguyen T.X., Bhatia S.K. Probing the pore wall structure of nanoporous carbons using adsorption. Langmuir, 2004, vol. 20, iss. 9, pp. 3532--3535. DOI: https://doi.org/10.1021/la036244p

[11] Segarra E.I., Glandt E.D. Model microporous carbons: microstructure, surface polarity and gas adsorption. Chem. Eng. Sci., 1994, vol. 49, iss. 17, pp. 2953--2965. DOI: https://doi.org/10.1016/0009-2509(94)E0113-5

[12] Morris J.R., Contescu C.I., Chisholm M.F., et al. Modern approaches to studying gas adsorption in nanoporous carbon. J. Mater. Chem. A, 2013, vol. 33, iss. 1, pp. 9341--9350. DOI: https://doi.org/10.1039/c3ta10701a

[13] Wibowo N., Setyadhi L., Wibowo D., et al. Adsorption of benzene and toluene from aqueous solutions onto activated carbon and its acid and heat-treated forms: influence of surface chemistry on adsorption. J. Hazard Mater., 2007, vol. 146, iss. 1-2, pp. 237--242. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2006.12.011

[14] Ahmaruzzaman M., Gupta V.K. Rice husk and its ash as low-cost adsorbents in water and wastewater treatment. Ind. Eng. Chem. Res., 2011, vol. 50, iss. 24, pp. 13589--13613. DOI: https://doi.org/10.1021/ie201477c

[15] Mohammed J., Nasri N.S., Zaini M.A.A., et al. Adsorption of benzene and toluene onto KOH activated coconut shell based carbon treated with NH3. Int. Biodeterior. Biodegrad., 2015, vol. 102, pp. 245--255. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2015.02.012

[16] Rivera-Utrilla J., Sanchez-Polo M., Gomez-Serrano V., et al. Activated carbon modifications to enhance its water treatment applications. An overview. J. Hazard. Mater., 2011, vol. 187, iss. 1-3, pp. 1--23. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2011.01.033

[17] Lillo-Rodenas M.A., Cazorla-Amoros D., Linares-Solano A. Behaviour of activated carbons with different pore size distributions and surface oxygen groups for benzene and toluene adsorption at low concentrations. Carbon, 2005, vol. 43, iss. 8, pp. 1758--1767. DOI: https://doi.org/10.1016/j.carbon.2005.02.023

[18] Ayawei N., Ebelegi A.N., Wankasi D. Modelling and interpretation of adsorption isotherms. J. Chem., 2017, vol. 2017, art. ID 3039817. DOI: https://doi.org/10.1155/2017/3039817

[19] Plazinski W., Rudzinski W., Plazinska A. Theoretical models of sorption kinetics including a surface reaction mechanism: a review. Adv. Colloid Interface Sci., 2009, vol. 152, iss. 1-2, pp. 2--13. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cis.2009.07.009