PL68196Y1 - Układ do pomiaru ciepła zwilżania sorbentów węglowych - Google Patents
Układ do pomiaru ciepła zwilżania sorbentów węglowychInfo
- Publication number
- PL68196Y1 PL68196Y1 PL123233U PL12323311U PL68196Y1 PL 68196 Y1 PL68196 Y1 PL 68196Y1 PL 123233 U PL123233 U PL 123233U PL 12323311 U PL12323311 U PL 12323311U PL 68196 Y1 PL68196 Y1 PL 68196Y1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- wetting
- measuring
- heat
- vessel
- carbon
- Prior art date
Links
- 238000009736 wetting Methods 0.000 title claims description 38
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 29
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims description 17
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 title claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 21
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 19
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims description 11
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 2
- 238000005273 aeration Methods 0.000 claims 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims 1
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 6
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 5
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 4
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 3
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 3
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 3
- 239000002156 adsorbate Substances 0.000 description 2
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 2
- 238000007707 calorimetry Methods 0.000 description 2
- 239000011300 coal pitch Substances 0.000 description 2
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical group [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 230000009881 electrostatic interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 239000011232 storage material Substances 0.000 description 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Description
Opis wzoru
Przedmiotem wzoru użytkowego jest układ do pomiaru ciepła zwilżania sorbentów węglowych takich jak monolity, węgle aktywne, węgle kopalne.
Sorbenty węglowe zanurzone w ciekłym adsorbacie gromadzą cząsteczki cieczy zwilżającej, dzięki energii dyspersyjnego oddziaływania z powierzchnią i objętością ich porów. Zjawisku temu towarzyszy wydzielanie się ciepła, które nazywane jest ciepłem zwilżania. Ponadto na efekt dyspersyjny nakłada się elektrostatyczne oddziaływanie funkcyjnych grup np. tlenowych z polarnymi molekułami zwilżającej cieczy. Wielkość ciepła zwilżania dostarcza informacji o energii powierzchniowej ciał zanurzonych w cieczy oraz ich strukturze porowatej. Znajomość efektów cieplnych zwilżania materiałów węglowych jest wykorzystywana w badaniach właściwości sorpcyjnych, do charakteryzowania struktury adsorbentów oraz wyznaczania powierzchni węgli kopalnych.
Znane jest wykorzystywanie badania kalorymetrycznego pomiaru ciepła zwilżania, polegające na zastosowaniu cieczy zwilżających o różnych średnicach cząsteczek oraz polarności umożliwia wyznaczenie rozkładu rozmiarów porów adsorbentu i powierzchni właściwej [F. Stoeckli, T.A. Centeno, On the determination of surface areas in activated carbons, Carbon 43, 1184-1190 (2005)] oraz określenia chemicznej budowy powierzchni adsorbentów [J. Silvestre-Albero, C. Gómez de Salazar, A. Sepiilveda-Escribano, F. Rodriguez-Reinoso, Characterization of microporous solids by immersion calorimetry, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 187-188, 151-165 (2001); P. Ulbig, T. Friese, S. Schulz, J. Seippel, Experimental study at the solid/liquid interface: Enthalpies of wetting of several liquids onto active carbon, Thermochimica Acta 310, 217-222 (1998)]. Entalpia zwilżania zależy od oddziaływań pomiędzy grupami funkcyjnymi cieczy zwilżającej i powierzchni adsorbentu. Znając entalpię zwilżania można określić energetyczną i geometryczną hetero-geniczność adsorbentu [M.V. López-Ramón, F. Stoeckli, C. Moreno-Castilla, F. Carrasco-Marin, Specific and non-specificinteractions of watermolecules with carbonsurfaces from immersion-calorimetry, Carbon 38, 825-829 (2000)]. Pomiary kalorymetryczne cechuje złożoność pomiarów oraz wymagają kosztownych urządzeń do wyznaczania ciepła zwilżania.
Układ do pomiaru efektu cieplnego zwilżania według wzoru użytkowego, charakteryzuje się tym, że stanowi go umieszczona w przestrzeni izolowanej aparatura pomiarowa składająca się z naczynia kalorymetrycznego zawierającego adsorbent węglowy, zbiornika z cieczą zwilżającą oraz kranu wprowadzającego ciecz zwilżającą, przy czym do układu podłączona jest pompa próżniowa z filtrem i naczyniem kontrolnym, a także układ rejestrujący pomiar, przy czym w naczyniu kalorymetrycznym materiał węglowy w postaci pylistej zabezpiecza dodatkowo siateczka metalowa.
Do aparatu podłączony jest układ pomiarowy mierzący temperaturę w funkcji czasu, z dokładnością 0,1 °C, przez cały czas pomiaru elektroniczny system rejestruje zmianę temperatury, w odstępach co 1 sek. Pomiar kończymy, gdy kolejne trzy odczyty temperatury wskazują na jej spadek.
Zastosowanie próżni pozwala na odgazowanie materiału badawczego. Elektroniczny system do pomiaru temperatury, jest dokładniejszy i bezpieczniejszy niż termometr rtęciowy.
Układ ten pozwala na wyznaczenie ciepła zwilżania różnego rodzaju materiałów węglowych.
Zaletą układu jest jego prosta konstrukcja i łatwa obsługa. Układ pomiarowy pozwala oszacować efekty cieplne adsorpcji metanolu dla monolitów węglowych.
Układ do pomiaru ciepła zwilżania według wzoru użytkowego został objaśniony na rysunku schematycznym.
Układ według wzoru użytkowego składa się z naczynia kalorymetrycznego 1, zbiornika z cieczą zwilżającą 2 oraz kranu K1 wprowadzającego ciecz zwilżającą do naczynia kalorymetrycznego zawierającego adsorbent węglowy. Do izolowanej przestrzeni pomiarowej podłączona jest pompa próżniowa typu PL 2/2 (max. podciśnienie - 0,095 MPa (50 mbar wartości bezwz.) 4 wraz z filtrem 6 i naczyniem kontrolnym 5 oraz elektroniczny system do pomiaru temperatury 3. Zastosowanie w układzie pomiarowym próżni pozwala na odgazowanie materiału badawczego. Układ zawiera kran K3 zapowietrzający zbiornik 2 z cieczą zwilżającą oraz kran K4 zapowietrzający naczynie kalorymetryczne 1. Za pomocą kranu K5 można podłączyć do próżni naczynie 2.
Przed przystąpieniem do pomiarów, próbki materiałów węglowych suszy się w temperaturze 120°C przez okres 2 godz. Następnie w naczyniu kalorymetrycznym 1 umieszcza się ok. 2 g badanego materiału odważonego z dokładnością 10'4 g. Gdy materiał węglowy jest w postaci pylistej dodatkowo na nim umieszcza się siateczkę metalową. Naczynie kalorymetryczne 1 wraz z próbką podłącza się do aparatury na szlifie za pomocą smaru i zakłada się izolację. Całe naczynie kalorymetryczne wraz z adsorbentem odgazowano przez otwarcie kranu K2. Podczas odgazowania węgla utrzymywano próżnię w naczyniu kalorymetrycznym 1. Po uzyskaniu równowagi w układzie i zamknięciu kranu do próżni K2, wprowadza się odmierzoną ilość cieczy zwilżającej w ilości 10 cm3 ze zbiornika 2 poprzez otwarcie kranu K1. Do aparatu podłącza się układ pomiarowy mierzący temperaturę w funkcji czasu, z dokładnością 0,1 °C. Przez cały czas pomiaru elektroniczny system 3 rejestruje zmianę temperatury, w odstępach co 1 sek. Pomiar zostaje zakończony gdy kolejne trzy odczyty temperatury wskazują na jej spadek.
Układ według wzoru użytkowego umożliwia wyliczenie ciepła zwilżania jn.
Ciepło zwilżania metanolem (Q) obliczono z zależności:
Q = (Cwa VAdA + CwCmc)AT
gdzie: ciepło właściwe metanolu objętość metanolu VA= 10 cm3 ciężar właściwy metanolu
ciepło właściwe węgla
mc- ilość adsorbentu użyta w pomiarze, g ΔΤ - przyrost temperatury od stanu równowagi do maksymalnie osiąganej temperatury w układzie. Przykład 1
Ocena efektów cieplnych zwilżania metanolem.
Przedmiotem oceny były cztery monolity, otrzymane z surowców pochodzenia węglowego, udostępnione przez Zakład Węgla i Materiałów Węglowych, Wydziału Chemicznego Politechniki Wrocławskiej. Charakterystyka technologiczna (surowiec, polimer) oraz oznaczenia monolitów są następujące: PS25MA - półkoks z paku węglowego z koksowni Makoszowy z 10% alkoholem poliwinylowym (PVA) jato lepiszcze PS25MF - półkoks z paku węglowego z koksowni Makoszowy z 10% fluorkiem poliwinylidenu (PVDF) CS25MA - półkoks z węgla z kopalni Szczygłowice z 7,5% PVA CS25MF - półkoks z węgla z kopalni Szczygłowice z 8,5% PVDF.
Charakterystykę strukturalną monolitów przedstawiono w tabeli 1.
Tabela 1
Parametry strukturalne monolitów węglowych
Przed przystąpieniem do pomiarów monolity węglowe suszono przez 3 godziny w temperaturze 120°C. Próbki w ilości ok. 2 g umieszczano w naczyniu pomiarowym i odgazowywano, aż do osiągnięcia stanu równowagi. Następnie wprowadzano 10 cm3 alkoholu metylowego. W oparciu o wyniki pomiarów obliczono zmianę temperatury w czasie (dT/dt). Obliczenia wykonano dla temperatury odniesienia po wprowadzeniu alkoholu metylowego do ostatniej zarejestrowanej maksymalnej temperatury pomiaru. Przedstawiono przyrost temperatury (ΔΤ) oraz obliczono efekty cieplne zwilżania metanolem (Q) dla materiałów monolitycznych, zaś wyniki zestawiono w tabeli 2.
Tabela 2
Efekt cieplny i ciepło zwilżania monolitów
Przykład 2
Wyznaczanie efektu cieplnego zwilżania węgla aktywnego WG12 firmy Gryfskand różnymi cieczami zwilżającymi (adsorbatami).
Jako ciecze zwilżające stosowano zgodnie z normą PN-90/C-97554 benzen oraz cykloheksan, metanol oraz toluen. W tabeli 3 przedstawiono parametry strukturalne dla węgla aktywnego WG 12.
Tabela 3
Parametry strukturalne węgla aktywnego WG12
Węgiel aktywny przed pomiarem wygrzewano przez 3 godziny w temperaturze 120°C (393 K). Próbki w ilości ok. 3 g umieszczano w naczyniu pomiarowym i odgazowywano. Następnie wprowadzano 20 cm3 cieczy zwilżającej. W tabeli 4 przedstawiono przyrost temperatury (ΔΤ) oraz obliczone efekty cieplne zwilżania (Q) dla różnych cieczy zwilżających.
Tabela 4
Efekt cieplny i ciepło zwilżania węgla aktywnego
Określając ciepło zwilżania można dokonać oceny efekty cieplnego adsorpcji materiałów do magazynowania ciepła |B. Buczek, E. Wolak, Nanostructural active carbons from vegetable precur-sors for heat storage system, Chemical and Process Engineering, 2009, 30]. Ciepło zwilżania można również wykorzystać do określenia względnej powierzchni węgla, wyznaczania ciepła adsorpcji, badania hydrofilności węgla oraz określenia stopnia utlenienia powierzchni adsorbentu [H. Jankowska, A. Świątkowski, Choma, Węgiel aktywny, WNT Warszawa 1985].
Układ według wzoru użytkowego pozwala uniknąć długotrwałych i kilkukrotnych pomiarów izoterm adsorpcji wykorzystywanych do wyznaczania izosterycznego ciepła adsorpcji oraz stosować do pomiaru ciepła zwilżania bezpieczne sorbaty (ciecze zwilżające) w zamian za rakotwórczy benzen.
Claims (3)
1. Zastrzezenia ochronne 1. Uklad do pomiaru ciepla zwilzania sorbentów weglowych wyposazony w aparature pomiaro- wa, znamienny tym, ze stanowi go aparatura pomiarowa umieszczona w przestrzeni izolowanej, skladajaca sie z naczynia kalorymetrycznego (1) zawierajacego adsorbent weglowy, zbiornika (2) z ciecza zwilzajaca polaczonego z kranem (K1) doprowadzajacym ciecz zwilzajaca do naczynia po- miarowego, kranu (K2 i K5) doprowadzajacego do prózni, kranów zapowietrzajacych (K3, K4), przy czym do ukladu podlaczona jest pompa prózniowa (4) z filtrem (6) i naczynie kontrolne (5) oraz uklad (3) rejestrujacy pomiar.
2. Uklad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze uklad (3) rejestrujacy pomiar stanowi elektro- niczny system mierzacy temperature w funkcji czasu.
3. Uklad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w naczyniu kalorymetrycznym (1) material we- glowy w postaci pylistej zabezpiecza dodatkowo siateczka metalowa. RysunekPL 68 196 Y1 6 Departament Wydawnictw UPRP PL PL
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL123233U PL68196Y1 (pl) | 2011-11-24 | 2011-11-24 | Układ do pomiaru ciepła zwilżania sorbentów węglowych |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL123233U PL68196Y1 (pl) | 2011-11-24 | 2011-11-24 | Układ do pomiaru ciepła zwilżania sorbentów węglowych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL123233U1 PL123233U1 (pl) | 2015-03-16 |
| PL68196Y1 true PL68196Y1 (pl) | 2016-01-29 |
Family
ID=52633879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL123233U PL68196Y1 (pl) | 2011-11-24 | 2011-11-24 | Układ do pomiaru ciepła zwilżania sorbentów węglowych |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL68196Y1 (pl) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108362731A (zh) * | 2018-01-17 | 2018-08-03 | 山东大学 | 用于测量吸波材料热效应的微波量热设备及方法 |
-
2011
- 2011-11-24 PL PL123233U patent/PL68196Y1/pl unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108362731A (zh) * | 2018-01-17 | 2018-08-03 | 山东大学 | 用于测量吸波材料热效应的微波量热设备及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL123233U1 (pl) | 2015-03-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ali et al. | Novel ultrasonic dynamic vapor sorption apparatus for adsorption drying, cooling and desalination applications | |
| Ghazy et al. | Adsorption isotherms and kinetics of HFC-404A onto bituminous based granular activated carbon for storage and cooling applications | |
| Li et al. | CO2 capture using ZIF-8/water-glycol-2-methylimidazole slurry with high capacity and low desorption heat | |
| Askalany et al. | Experimental and theoretical study of adsorption kinetics of Difluoromethane onto activated carbons | |
| CN103115941A (zh) | 一种新型闭式导热系数测试装置 | |
| CN216361744U (zh) | 一种沥青烟过滤收集装置 | |
| CN203870075U (zh) | 一种活性焦脱硫脱硝性能表征测试装置 | |
| CN201060185Y (zh) | 温控式垃圾体沉降测定装置 | |
| CN103335913A (zh) | 对吸附填料的油雾吸附性能进行测试的装置和方法 | |
| CN202770738U (zh) | 气体吸附测试仪 | |
| CN101354333B (zh) | 利用吸液驱气法获得吸液驱气速率曲线的方法和装置 | |
| CN102980843A (zh) | 一种焦炭气孔特征的检测方法 | |
| CN106290074B (zh) | 沥青路面填料表面能参数的检测方法 | |
| PL68196Y1 (pl) | Układ do pomiaru ciepła zwilżania sorbentów węglowych | |
| Huang et al. | Enhancing performance of ceramic membranes for recovering water and heat from flue gas | |
| CN102500281B (zh) | 一种高温高压反应罐及橡胶渗透性测试方法 | |
| CN203396665U (zh) | 对吸附填料的油雾吸附性能进行测试的装置 | |
| CN102692481B (zh) | 汞标气发生装置 | |
| CN204649708U (zh) | 一种活性炭甲醛吸附性测定装置 | |
| CN113720727B (zh) | 一种测定气体吸附剂变温再生能耗的方法 | |
| Saputra et al. | Preparation and characterization of MCM-41 membrane for biogas purification | |
| Cen et al. | Experimental study of breakthrough adsorption on activated carbon for CO2 capture | |
| CN202343160U (zh) | 一种高温高压反应罐 | |
| Hua et al. | Water vapor adsorption in silica gel for thermal energy storage application | |
| Wang et al. | Methane desorption and adsorption measurements on activated carbon in 281–343 K and pressures to 1.2 MPa |