Investigation of the thermodynamics of carbon dioxide and methane adsorption on various aerogels

Karbon dioksit ve metanın çeşitli aerojeller üzerine adzorpsiyonunun termodinamiği araştırılmıştır. Silika, rezorsinol-formaldehit, karbon ve buğday nişastası gibi çeşitli aerojellerin CO2 ve CH4 adzorpsiyon izotermleri 298-328 K sıcaklık aralığında ve 120 bara kadar hacimsel yöntem kullanılarak ölçülmüştür. Aşırı adzorpsiyon izotermleri deneysel olarak ölçülüp, mutlak adzorpsiyon izotermleri adzorbanların gözenek hacimlerini kullanarak hesaplanmıştır. Silika aerojelin 308 K ve 35 bardaki maksimum mutlak CO2 adszrpsiyonu 14 mmol/g olarak bulunmuş, rezorsinol-formaldehit aerojelin (RFA-17) 298 K ve 100 bardaki maksimum mutlak CH4 adsorpsiyonu 22 mmol/g olarak belirlenmiştir. Silika aerojelin CO2 ve CH4 adzorpsiyon izotermleri Langmuir modeli ile uyumlu bulunmuştur. Rezorsinol-formaldehit, karbon ve buğday nişastası aerojellerin CO2 adzorpsiyon izotermleri ve karbon ve rezorsinol-formaldehit aerojellerin CH4 izotermleri Freundlich modeli ile uyumlu bulunmuştur. Bu da CH4 adzorpsiyonun önemli derecede aerojel mikropor yüzey alanına bağlı olduğunu göstermiştir. Çeşitli basınçlarda CO2 adzorpsiyonunun aerojelin mezopor yüzey alanıyla doğrudan ilişkili olduğu bulunmuştur. Sabit aşırı alımda aerojellerin izosterik adzorpsiyon ısıları belirlenmiş ve izosterik adzorpsiyon ısısının yüzeye adzorplanan miktara bağlı olduğu anlaşılmıştır. Tüm aerojeller arasında buğday nişastasından yapılan aerojel en yüksek izosterik adzorpsiyon ısısına sahipken, resorsinol-formaldehit aerojelin en yüksek CH4 adsorpsiyon ısısına sahip olduğu görülmüştür. Aerojellerin adzorpsiyon kapasiteleri diğer adzorban maddeler ile karşılaştırılmış ve aerojellerin CO2 ve CH4 yakalama alanında umut verici malzemeler olduğu anlaşılmıştır.