Studium objemových změn uhlíkatých látek při změně vlhkosti

Daniela SMÉKALOVÁ

Bachelor's thesis

Study of volumetric changes of carbon solids during change of their moisture

Abstract:

Tato bakalářská práce se zabývá studiem objemových změn uhlíkatých látek vyvolaných adsorpcí par. K měření bylo použito pět různých uhlíkatých vzorků (lignit, hnědé uhlí, černé uhlí, uhlíkatý resorcinol-formaldehydový xerogel a aktivní uhlí). Vzorky byly vystaveny vodním parám o relativní tenzi 33, 53, 76 a 95 % v prostředí exsikátoru. Objemové změny byly stanoveny pomocí kalibrované zkumavky s jemně rozdělenou stupnicí. Pro celou řadu vzorků s výjimkou aktivního uhlí byl nalezen lineární trend (koeficient determinace R2 > 0,82) mezi jejich změnou vlhkosti a jejich změnou objemu při adsorpci vodní páry o relativní tenzi par 76 a 95 %. Dále bylo ověřeno, že s rostoucím stupněm prouhelnění přírodních vzorků uhlí klesá množství naadsorbované páry. To lze zdůvodnit klesajícím obsahem kyslíkatých funkčních skupin. Změny v obsahu vlhkosti ve vzorku byly stanoveny exsikátorovou metodou přičemž v porovnání s metodou DVS (dynamic vapour sorption) se tato metoda ukázala jako poměrně přesná. Prozkoumána byla také ?reverzibilita? týkající se změn vlhkostí a objemů vzorků v rámci adsorpce a desorpce (=vysušením) vodní páry. Bylo zjištěno, že změna vlhkosti během adsorpce a desorpce je reverzibilní. Pro změnu objemu nelze reverzibilitu potvrdit vzhledem ke značné chybě měření. Na vybraných vzorcích byla také provedena adsorpce organických par. Stejně jako při adsorpci vodní páry, bylo i zde zjištěno odlišné chování (změny objemu) přírodních vzorků uhlí a vzorku aktivního uhlí během adsorpce.

Abstract:

This bachelor thesis deals with the study of volumetric changes induced by adsorption of water vapours on carbonaceous solids. Five carbon samples (lignite, subbituminous coal, bituminous coal, carbonaceous resorcinol-formaldehyde xerogel, activated coal) were used for analysis. The samples were exposed to water vapours of relative tensions 33, 53, 76 and 95 % in a desiccator. Volumetric changes were determined by using a calibrated tube with the finely divided scale. For all the samples, except the activated coal, the linear trend (with a determination coefficient R2 > 0.81) was found between the change of moisture and the change in volume induced by the adsorption of water vapour at a relative vapour pressure of 76 and 95 %. It was further verified that with increasing coal rank the amount of adsorbed vapour decreases. This can be explained by the decreasing amount of oxygen-containing functional groups with increasing coal rank. Changes in moisture content in the sample were determined by desiccator method. In comparison with the DVS method (Dynamic Vapour Sorption), the desiccator method has been proved to be fairly accurate. A reversibility regarding to changes in both moisture and volume of samples has been evaluated during adsorption and desorption (=drying) of water vapour. It was found that moisture changes during adsorption and desorption are reversible. Volumetric changes cannot be evaluated in relation with reversibility due to the significant measurement error. Adsorption of organic vapours was performed on selected samples. As in the case of water vapour sorption, the sorption of organic vapours revealed different behaviour (volumetric changes) of natural samples and a sample of active carbon.

Keywords

uhlíkaté látky, adsorpce par, smrštění, bobtnání, objemové změny

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 25. 4. 2016

Accessible from:: 25. 4. 2016

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Tomáš Zelenka

University of Ostrava

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Chemistry / Chemistry