Studium porézního systému uhlíkatých látek metodou smáčecí kalorimetrie

Jana DORAZILOVÁ

Bachelor's thesis

Study of porous system of carbonaceous solids using immersion calorimetry

Abstract:

V této práci byly metodou smáčecí kalorimetrie studovány 3 vzorky uhlí (HRN, L-MIR, HS3) mající odlišnou chemickou a porézní strukturu. HRN je vzorek málo prouhelněného uhlí, L-MIR je vzorek přírodního lignitu a HS3 je vzorek aktivního uhlí. Ke smáčení byla použita řada alkoholů, benzen a voda. Dle poměrů smáčecích entalpií vody a benzenu vykazují vzorky HRN a L-MIR hydrofilní charakter a vzorek HS3 hydrofobní charakter. Při sledování míry uvolněného tepla bylo zjištěno, že vyšší hodnoty smáčecích entalpií uvolňují vzorky s nízkým stupněm prouhelnění, s vyšším obsahem kyslíku a s vysoce rozvinutou porézní strukturou. Hodnoty objemů mikropórů a vnitřního povrchu byly vypočítány za užití vhodných rovnic. Získané hodnoty se různí od těch, které byly získány z adsorpčních izoterem. Důvodem je vliv chemické struktury a omezení dostupnosti molekul smáčecí kapaliny do porézní struktury. Dále byly provedeny studie vlivu omezení dostupnosti porézní struktury za pomoci izomerů propanolu a butanolu. Získaná data ukazují snížení hodnot uvolněného tepla s rostoucí velikostí molekuly. Užitím benzenu jako referenční kapaliny byl dokázán vliv tzv. ?gate? efektu, který je značný především u vzorků HRN a L-MIR.

Abstract:

In this work three types of carbon samples (HRN, L-MIR, HS3) of different chemical and porous structure have been used for studying heat effects by method of immersion calorimetry. HRN is low rank coal sample, L-MIR is natural lignite sample and HS3 is activated carbon coal sample. As immersion liquids, series of alkanols, benzene and water have been used. Using ratios of immersion enthalpies of water and benzene, HRN and L-MIR samples show hydrophilic character and HS3 sample shows hydrophobic character. From investigations of the rate of heat release a relation has been found between overall higher values of immersion enthalpy of given samples and rank of coal, oxygen content or widely developed porous structure. Microporous volume and internal surface area have been determined by using proper equations. Acquired values differ from those which have been obtained from the gas adsorption isotherm due to the influence of chemical structure and limitation of molecular accessibility to the porous structure. In addition, studies on limited accessibility of immersion liquids to the porous structure have been made with propanol and butanol isomers. Obtained data show lowering of heat release with increasing of molecular sizes. By using benzene as reference liquid influence of gate effect was determined in HRN and L-MIR samples.

Keywords

smáčení, kalorimetrie, alkohol, porézní, chemická, struktura, povrch

Language used: Czech

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

Accessible from:: 25. 4. 2016

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Boleslav Taraba, CSc.

University of Ostrava

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Chemistry / Chemistry