Synteza i charakteryzacja adsorbentów węglowo-krzemionkowych do usuwania lotnych związków organicznych

The aim of this study was to investigate the effectiveness of carbon-silica composites in adsorption of ketones. Two series of adsorbents based on mesoporous silicas (MCM-41, SBA-15 and silica gel) were prepared by the introduction of controlled amounts of polymer-derived carbon. Two different deposition methods were used: precipitation polymerization of acrylonitrile (series I) and precipitation polycondensation of furfuryl alcohol (series II) performed in the aqueous suspension of a silica support. The polymer-silica composites were studied by thermal analysis in air atmosphere, in order to determine the real amount of deposited polymer. The polymer-containing precursors were transformed into C/SiO2 adsorbents by carbonization at 623 K in flowing inert gas. Texture (low-temperature sorption of N2) and surface structure (FTIR-DRIFT) of the carbonized samples were investigated. The dynamic adsorption tests verified usefulness of the synthesized materials in the elimination of four ketones (acetone, methyl-ethyl ketone, methyl-isopropyl ketone, methyl-isobutyl ketone) from gas phase.

Przedmiotem pracy było zbadanie efektywności kompozytów węglowo-krzemionkowych w procesie adsorpcji ketonów. Przygotowano dwie serie adsorbentów na bazie mezoporowatych materiałów krzemionkowych typu MCM-41, SBA-15 i żel krzemionkowy modyfikowanych przez wprowadzenie kontrolowanej ilości węgla pochodzenia polimerowego. Stosowanymi metodami depozycji były: strąceniowa polimeryzacja akrylonitrylu (seria I) oraz strąceniowa polikondensacja alkoholu furfurylowego (seria II) prowadzone w wodnej zawiesinie nośnika krzemionkowego. Otrzymane kompozyty polimerowo-krzemionkowe poddano analizie termicznej w atmosferze powietrza, w celu określenia rzeczywistej zawartości zdeponowanego polimeru. Prekursory zawierające materiał polimerowy karbonizowano w warunkach beztlenowych w 623 K otrzymując adsorbenty C/SiO2. Przebadano teksturę (niskotemperaturowa sorpcja N2) oraz strukturę powierzchni (FTIR-DRIFT) karbonizowanych próbek. Testy adsorpcyjne przeprowadzone w warunkach dynamicznych określiły użyteczność zsyntetyzowanych materiałów w eliminacji czterech ketonów (aceton, keton metylowo-etylowy, keton metylowo-izopropylowy, keton metylowo-izobutylowy) z fazy gazowej.