Адсорбційні характеристики активованих вуглецевих волокнистих матеріалів щодо циклогексану. Вплив відносної вологості газоповітряного середовища
DOI:
https://doi.org/10.18524/0367-1631.2024.62.318613Ключові слова:
активовані вуглецеві волокнисті матеріали, циклогексан, динамічна сорбція, модель адсорбції Уїлера-Джонаса, криві проскоку, константа швидкості адсорбції, сорбційна ємність, час захисної діїАнотація
У динамічних умовах досліджено вплив відносної вологості (RH) газоповітряного середовища (ГПС) на адсорбцію циклогексану комерційно доступним в Україні нетканим активованим вуглецевим волокнистим матеріалом (АВВМ) «Карбапон Б-Актив». Показано, що для кожного значення відносної вологості в діапазоні 16-84% криві проскоку циклогексану через нерухомий шар АВВМ в координатах (tпр, ln(c0/cпр–1)) апроксимуються прямими лініями - tпр = A – B·ln(c0/cпр–1), і рівняння Уїлера-Джонаса можна використовувати для аналізу кривих проскоку та визначення його залежних змінних: адсорбційної ємності АВВМ - q0(RH) та константи швидкості адсорбції пари С6H12 - kv(RH). Показано, що присутність водяної пари у ГПС не впливає на адсорбційну ємність АВВМ приблизно до RH =35%, і тільки потім,q0 поступово зменшується із збільшенням відносної вологості; константа швидкості адсорбції kv суттєво зменшується із збільшенням RH. У діапазоні RH 30-85% одержані допоміжні емпіричні рівняння для залежних змінних рівняння Уїлера-Джонаса q0(RH) і kv(RH). Продемонстровано адаптацію рівняння Уїлера-Джонаса для прогнозування часу захисної дії в умовах реального використання, варіюючи його незалежні змінні: масу і геометричні розміри шару адсорбента, концентрацію пари С6H12 та відносну вологість ГПС. Обговорено перспективність використання нетканого «Карбапон В-Актив» для захисту органів дихання, зокрема, для спорядження респіраторів з фільтруючою лицевою частиною.
Посилання
Mangotra A., Singh S. K. Volatile organic compounds: A threat to the environment and health hazards to living organisms - A review // Journal of Biotechnology. – 2024. – Vol. 382. – P. 51–69. https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2023.12.013
Посудін Ю. І. Вплив летких органічних сполук у повітрі приміщень на здоров'я людини // Довкілля та здоров’я. – 2011. - № 4. – С. 31–36.
Tsai W. T. An overview of health hazards of volatile organic compounds regulated as in-door air pollutants // Reviews on Environmental Health. – 2019. – Vol. 34, no 1. – P. 81–89. https://doi.org/10.1515/reveh-2018-0046
Salazar M. K., Connon C., Takaro T. K., Beaudet N., Barnhart S. An evaluation of factors affecting hazardous waste workers’ use ofrespiratory protective equipment // Amer. Ind. Hyg. Assoc. J. – 2001. – Vol. 62. – P. 236–245. https://doi.org/10.1080/15298660108984627
Hassan M. F., Sabri M. A., Fazal H., Hafeez A., Shahzad N., Hussain M. Recent trends in Activated Carbon Fibers production from various precursors andapplications — A com-parative review // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. – 2020. – Vol. 145. – P. 104715. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2019.104715
Balanay J. A. G., Lungu C. T. Morphologic and surface characterization of different types of activated carbon fibres // Adsorpt Sci Technol. – 2012. – Vol. 30, no 4. – P. 355–368. https://doi.org/10.1260/0263-6174.30.4.355
Zhang X., Gao B., Creamer A. E., Cao C., Li Y. Adsorption of VOCs onto engineered carbon materials: A review // Journal of Hazardous Materials. – 2017. – Vol. 338. – P. 102–123. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2017.05.013
Baur G. B., Yuranov I., Renken A., Kiwi-Minsker L. Activated carbon fibers for efficient VOC removal from diluted streams: The role of surface morphology // Adsorption. – 2015. – Vol. 21. – P. 479–488. https://doi.org/10.1007/s10450-015-9685-5
Tsai J. H., Chiang H. M., Huang G. Y. Chiang H. L. Adsorption characteristics of acetone, chloroform and acetonitrile on sludge-derived adsorbent, commercial granular activated carbon and activated carbon fibers // J Hazard Mater. – 2008. – Vol. 154, no 1–3. – P. 1183–1191. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2007.11.065
Balanay J. A., Bartolucci A. A., Lungu C. T. Adsorption characteristics of activated carbon fibers (ACFs) for toluene: application in respiratory protection // Occup Environ Hyg. – 2014. – Vol. 11, no 3. – P. 133–143. https://doi.org/10.1080/15459624.2013.816433
Huang Z.-H., Kang F., Liang K.-M., Hao J. Breakthrough of methyethylketone and ben-zene vapors in activated carbon fiber beds // J Haz Mater. – 2003. – Vol. 98, no 1–3. – P. 107–115. https://doi.org/10.1016/s0304-3894(02)00284-4
Das D., Gaur V., Verma N. Removal of volatile organic compound by activated carbon fiber // Carbon. – 2004. – Vol. 42, no 14. – P. 2949–2962. https://doi.org/10.1016/s0304-3894(02)00284-4
Balanay J. A., Floyd E. L., Lungu C. T. Breakthrough curves for toluene adsorption on different types of activated carbon fibers: application in respiratory protection // Ann. Occup. Hyg. – 2015. – Vol. 59, no 4. – P. 481–490. https://doi.org/10.1093/annhyg/meu105
Summers M., Oh J., Lungu C. T. Determination of activated carbon fiber adsorption capacity for several common organic vapors: applications for respiratory protection // Journal of the Air & Waste Management Association. – 2022. – Vol. 72, no 6. – P. 570–580. https://doi.org/10.1080/10962247.2021.1985013
Jonas L. A., Rehrmann J. A. Predictive equations in gas adsorption kinetics // Carbon. – 1973. – Vol. 11, no 1. – P. 59–64. https://doi.org/10.1016/0008-6223(73)90008-0
Wheeler A., Robell A. J. Performance of fixed-bed catalytic reactors with poison in the feed // J. Catal. – 1969. – Vol. 13, no 3. – P. 299–305. https://doi.org/10.1016/0021-9517(69)90404-7
Lodewyckx P., Vansant E. F. Influence of humidity on adsorption capacity from the Wheeler-Jonas model for prediction of breakthrough times of water immiscible organic vapors on activated carbon beds // American Industrial Hygiene Association Journal. – 1999. – Vol. 60, no 5. – P. 612–617. https://doi.org/10.1080/00028899908984480
Lodewyckx P., Wood G. O., Ryu S. K. The Wheeler-Jonas equation: a versatile tool for the prediction of carbon bed breakthrough times // Carbon. – 2004. – Vol. 42, no 7. – P. 1351–1355. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2004.01.016
ДСТУ EN 14387:2008 Фільтри протигазові і фільтри скомбіновані. Вимоги, випробування, маркування. Київ : Держспоживстандарт України. 2008. – 14 c.
Газоанализатор “Колион-1В/С6H12”, зав. № 5877, паспорт ЯРКГ 2840 003-01ПС, 2018.
Grévillot G., Marsteau S., Vallières C. A Comparison of the Wheeler-Jonas Model and the Linear Driving Force at Constant-Pattern Model for the Prediction of the Service Time of Activated CarbonCartridges // J. Occup. Env. Hygiene. – 2011. – Vol. 8, no 5. – P. 279–288. https://doi.org/10.1080/15459624.2011.567131
Кіро С. А., Абрамова Н. М., Грідяєв В. В., Хома Р. Є. Імпрегнований волокнистий хе-мосорбент аміаку на основі лимонної кислоти. Прогнозування захисних характеристик // Фізика аеродисперсних систем. – 2023. – № 61. – С. 202–211. https://doi.org/10.18524/0367-1631.2023.61.292234
Gong R., Keener T. C. A qualitative analysis of the effects of water vapor on multicomponentvapor-phase carbon adsorption // Journal of the Air & Waste Management Association. – 1993. – Vol. 43, no 6. – P. 864–872. https://doi.org/10.1080/1073161X.1993.10467169
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) роботи, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
