Characterization of carbon molecular sieves based on nitrogen and carbon dioxide adsorption

Evaluation of carbon molecular sieves (CMSs) has been based on adsorption of nitrogen at 77 K and carbon dioxide at 273 K. Dubinin and Radushkevich theory of volume filling of micropores was used to interpret adsorption isotherms. The structure of micropores was determined based on nitrogen isotherms. Adsorption of CO2 confirmed the assumed density of adsorbed phase in the subcritical region. Due to diffusional limitations, carbon molecular sieves used for kinetically controlled processes cannot be characterized by nitrogen adsorption at 77 K. Adsorption of CO2 at 273 K has such advantages that low relative pressures are attained at temperatures sufficiently high to which avoid diffusion problems. Micropore volumes were used to predict separation abilities for CO2.CH4 mixture of carbon molecular sieve.

---

Ocenę węglowych sit molekularnych oparto na adsorpcji azotu w temperaturze 77 K oraz ditlenku węgla w 273 K. Izotermy adsorpcji interpretowano, korzystając z teorii objętościowego zapełniania porów Dubinina i Raduszkiewicza. Analizę struktury mikroporów węglowego sita molekularnego o otwartej porowatości oparto na równowadze adsorpcyjnej azotu. Adsorpcja CO2 posłużyła natomiast do potwierdzenia przyjętej gęstości fazy zaadsorbowanej w obszarze podkrytycznym. Charakterystyka węglowych sit molekularnych używanych w procesach kontrolowanych kinetycznie nie może być oparta na adsorpcji azotu w 77 K z powodu ograniczeń dyfuzyjnych. W tym przypadku adsorpcja ditlenku węgla w 273 K daje widoczne korzyści. Właściwości fizyczne CO2 pozwalają osiągnąć dostatecznie niskie ciśnienie w temperaturze wystarczająco wysokiej, aby uniknąć problemów z dyfuzją. Oznaczona tym sposobem objętość mikroporów została użyta do przewidywania zdolności do rozdzielania sita węglowego mieszaniny CO2.CH4.