Wpływ stopnia metamorfizmu i porowatości węgli kamiennych na sorpcję i desorpcję propanu

Abstract

In this paper results of investigations of sorption of hard coal samples collected from the extracted coal seams of Polish coal mines are presented. As sorbate propane was used. Examinations were carried out in the temperature of 298 K by means of volumetric assessment with the use of apparatus ASAP 2010 of Micromeritics. On the basis of conducted examinations it has been found out that the amount of sorbed propane depend on a type of coal, its metamorphism grade, content of oxygen element, moisture and porosity of these coals. The greatest amounts of propane are sorbed by low carbonized, high-porosity coals of high content of oxygen and moisture. Sorption of relatively high amounts of propane by these coals (ca. 10 cm3/g) is a result of the influence of polar surface of coals with molecules of propane and good availability of internal microporous structure of these coals for molecules of examined sorbate. Medium and high carbonized coals sorb insignificant amounts of propane. These coals have compact structure and non-polar character of their surface, their internal porous structure is to a minor degree available for propane molecules in conditions of carried out research. Sorption of propane in this case, takes place mainly in surface pores and on the surface of coals. Moreover, measurements of desorption isotherms of propane showing irreversible character of sorption were made. Desorption isotherms do not come together with sorption isotherms forming open hysteresis loop. Amounts of non-desorbing propane remaining in the coal depend on the type of examined coal.W pracy przedstawiono wyniki badań sorpcji próbek węgli kamiennych pobranych z eksploatowanych pokładów węglowych polskich kopalń. Jako sorbat zastosowano propan. Badania przeprowadzono w temperaturze 298 K metodą objętościową z wykorzystaniem aparatu ASAP 2010 firmy Micromeritics. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że ilości sorbowanego propanu są zależne od rodzaju węgla, jego stopnia metamorfizmu, zawartości pierwiastka tlenu, wilgoci i porowatości tych węgli. Największe ilości propanu sorbują węgle niskouwęglone, wysokoporowate o dużej zawartości tlenu i wilgoci. Sorpcja stosunkowo dużych ilości propanu tych węgli (ok. 10 cm3/g) jest wynikiem oddziaływania polarnej powierzchni węgli z cząsteczkami propanu oraz dobrej dostępności wewnętrznej mikroporowatej struktury tych węgli dla cząsteczek badanego sorbatu. Węgle średnio i wysokouwęglone sorbują niewielkie ilości propanu. Węgle te mają zwartą budowę oraz niepolarny charakter powierzchni, ich wewnętrzna struktura porowata jest w niewielkim stopniu dostępna dla cząsteczek propanu w warunkach przeprowadzanych badań. Sorpcja propanu w tym przypadku zachodzi głównie w powierzchniowych porach i na powierzchni węgli. Przeprowadzono również pomiary izoterm desorpcji propanu wykazując nieodwracalny charakter sorpcji. Izotermy desorpcji nie zbiegają się z izotermami sorpcji tworząc otwartą pętlę histerezy. Pozostające w węglu ilości nie desorbującego się propanu są zależne od rodzaju badanego węgla