Zastosowanie termodesorpcji n-alkanów oraz innych lotnych związków organicznych w badaniach porowatości zeolitów i uporządkowanych krzemionek mezoporaowatych

Zeolity HY, NaX, HZSM-5, CaA oraz uporządkowane mezoporowate krzemionki MCM-41, MCM-41/TMB, HMS i SBA-15 przebadano metodą quasi równowagowej temperaturowo programowanej adsorpcji i desorpcji (QE-TDPA) heksanu i cykloheksanu. Na podstawie otrzymanych danych doświadczalnych wyznaczono objętości mikroporów oraz wartości entalpii i entropii adsorpcji heksanu i cykloheksanu dla zeolitów, jak również różnice ciepła adsorpcji i kondensacji cykloheksanu, wartości powierzchni właściwej BET i objętości tworzonej przez cykloheksan monowarstwy dla mezoporowatych krzemionek. W przypadku materiałów mezoporowatych badania doświadczalne przeprowadzono dwiema metodami. Jedna opierała się na cyklicznych pomiarach QE-TPDA cykloheksanu, natomiast druga polegała na pomiarach izoterm adsorpcji cykloheksanu. Dla zeolitów uzyskano dobrą zgodność danych doświadczalnych z modelem Langmuira. Zaobserwowano podobne profile termodesorpcji cykloheksanu i heksanu na zeolitach Y i X, potwierdzono dwuetapowy przebieg adsorpcji heksanu na zeolitach ZSM-5 i A, jednoetapową adsorpcję cykloheksanu na zeolicie ZSM-5 i brak adsorpcji cykloheksanu na zeolicie A. Dla krzemionek mezoporowatych otrzymano dobre zgodności zależności wyprowadzonych z modelu BET z danymi doświadczalnymi, zgodną z oczekiwaniem korelację ciepła adsorpcji z heterogenicznością powierzchni, ale zaniżone wartości powierzchni właściwej BET.

Zeolites HY, NaX, HZSM-5 5A and ordered mesoporous silicas MCM-41, MCM-41/TMB, HMS and SBA-15 were studied using the quasi-equilibrated temperature-programmed desorption and adsorption (QE-TPDA) of cyclohexane and hexane. Basing on the obtained experimental data values of the micropore volume, the adsorption entropy and enthalpy of hexane and cyclohexane were determined for zeolites, as well as values of the heat of adsorption, the BET surface area and the monolayer volume for mesoporous silicas. Mesoporous silicas were studied using two methods: cyclic QE-TPDA measurements of cyclohexane and determination of its adsorption isotherms. Good agreement of the relations derived from the Langmuir adsorption model with the experimental data was found for the studied zeolites. Similar thermodesorption profiles of cyclohexane and hexane were observed for X and Y, two-step adsorption of hexane for ZSM-5 and A was confirmed, while one-step adsorption of cyclohexane for ZSM-5 and no adsorption of cyclohexane for zeolite A was found. Good agreement between the BET model and the experimental results were obtained for the mesoporous silicas. Expected correlation between the heat of adsorption and surface heterogeneity was found, while values of the BET surface area were underestimated.