lin 1998 journal of hazardous materials 1

8/2/2019 Lin 1998 Journal of Hazardous Materials 1

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E L S E V I E R Journal of Hazardous Materials 57 (1998) 193-207

JOURNALOFHHZHRDOU|mHTERliiLS

Ga s - p h a s e a d s o rp t io n i s o t h erm s a n d m a s s t ra n s f ercharacter i s ti cs o f 1 ,1 -d ich loro- 1 - f luoroe thane

(HC FC- 141 b ) by var ious adsorben tsSheng H . Lin *, Y u W . Chen

De par tmen t q[ Chemical Engineering, Yuan Ze Inst i tute of Technology, N ei li , Taoyuan 320, Taiwan,Peo ple 's Republ i c o f China

Received 15 April 1997; accepted 30 June 1997

A b s t r a c t

E x p e r i m e n t s h a v e b e e n c o n d u c t e d t o i n v e s t i g a t e g a s - p h a s e a d s o r p t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f 1 , 1 - d i -c h l o r o - l - f l u o r o e t h a n e ( H C F C - 1 4 1 b ) b y a c t i v a t e d c a r b o n f i b e r ( A C F ) , e x t r u d e d a c t i v a t e d c ar b o n( E A C ) , g r a n u l a r a c t i v a t e d c a r b o n ( G A C ) , a c t i v a t e d a l u m i n a a n d m o l e c u l a r s i e v e . H C F C - 1 4 1 b i sc u r r e n tl y r e g a r d e d a s a n e x c e l l e n t r e p l a c e m e n t f o r C F C - 1 1 , a f o a m i n g a g e n t w i d e l y u s e d i n t h er i g id p o l y u r e t h a n e f o a m i n d u st ri e s. P e r f o r m a n c e s o f H C F C - 1 4 l b a d s o r p t i o n w e r e c h a r a c t e ri z e d b yt h e e q u i l i b r i u m a d s o r p t i o n c a p a c i t y , t i m e t o r e a c h e q u i l i b r i u m a n d d e s o r p t i o n e f f i c i e n c y o fa d s o r b e n t . A s i m p l e t h e r ~ a a l t r e a t m e n t p r o c e s s w i t h p r o p e r o p e r a t i n g t e m p e r a t u r e a n d t r e a t m e n td u r a t i o n w a s f o u n d t o b e e f f e c t i v e f o r p r e t r e a t m e n t o f f r e s h a d s o r b e n t s a n d r e g e n e r a t i o n o fe x h a u s t e d o n e s . T h e e m p i r i c a l F r e u n d l i c h a d s o r p t i o n i s o t h e r m w a s o b s e r v e d t o a d e q u a t e l yr e p r e s e n t t h e e q u i l i b r i u m a d s o r p t i o n d a t a . A m a s s t r a n s f e r m o d e l b a s e d o n t h e p s e u d o s t e a d y s t a t es q u a r e d d r i v i n g f o r c e w a , ; a d o p t e d t o d e s c r i b e t h e m a s s t r a n s f e r p r o c e s s o f H C F C - 1 4 1 b a d s o r p -t i o n . 1 9 9 8 E l s e v i e r S c i e n c e B . V .Keywords: Gas-phase adsoxption; HC FC -I41 b: Various adsorbents; A dsorption isotherms; M ass transfermode l

1 . I n t r o d u c t i o n

M o l i n a a n d R o w l a n d [1 ] w e r e t h e t w o s c i e n ti s ts w h o f ir s t f o u n d t h a t d e p l e t io n o fa t m o s p h e r i c o z o n e w a s r e l a te d to e x t e n s i v e us e s o f c h l o r o f l u o r o c a r b o n s ( C F C s ) o ne a rt h . T h e o z o n e d e s t r u c ti o n b y v a r i o u s C F C s h a d l e d to a p p e a r a n c e o f h o l e s i n t h e

* Corresponding author.030 4-3 894 /98/$ 19.0 0 1998 Elsevier Sc ience B.V. Al l rights rese rved.P II S 0 3 0 4 - 3 8 9 4 ( 9 7 ) 0 0 0 8 l - 2


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194 S . H . L i n , W . C h er t / J o u r n a l oJ: H a z a r d o u s M a t e r i a l s 5 7 ( 1 9 9 8 ) 1 9 3 - 2 0 7

o z o n e l a y e r o v e r t he A r c t ic a n d A n t a r c t ic a n d t h i n n in g o f o z o n e l a y e r s u r ro u n d i n g t h ee a r th a l s o [2 ]. S u c h a CF C- m e d ia te d d e p le t io n o f o z o n e l a y e r r e s u l t s in a s ig n i f i c a n t lyi n c r e a s e d i n t en s i ty o f U V l i g h t o n e a r th w h i c h h a s b e e n s h o w n t o c a u s e s e v e r e a n da d v e r s e e n v i r o n m e n t a l i m p a c t s o n h u m a n b e i n g s a n d o t h e r l i v i n g o r g a n i s m s [ 2 , 3 ] . T h i sh a s p r o m p t e d t h e U n i t e d N a t i o n s E n v i r o n m e n t a l P r o g r a m ( U N E P ) t o f o r m u l a t e t h eM o n t r e a l P r o t o c o l w h i c h c a l l s f o r g r a d u a l r e d u c t i o n a n d e v e n t u a l l y p h a s e - o u t o fw o r l d w i d e p r o d u c t i o n / u s e o f C F C s a n d i d en t if i ca t io n o f o z o n e - c o m p a t i b l e C F C r e -p l a c e m e n t c o m p o u n d s [ 2 - 5 ] .

A m o n g t h e v a r io u s m e a s u r e s t o m i n i m i z e t h e a d v e r s e e n v ir o n m e n t a l i m p a c t s o f C F C ,o n e i m p o r t a n t i s s u e r e c e i v i n g i n c r e a s i n g a m o u n t o f a t t e n t i o n i n r e c e n t y e a r s i s s a f ed i s p o s a l o f C F C s c u r r e n t ly i n u s e. B e c a u s e C F C s a r e h i g h ly s t ab l e c h l o ri n e - a n df l u o r i n e - c o n t a i n i n g o r g a n i c c o m p o u n d s , s a f e d i s p o s a l o f a l l C F C s i s n o t e a s y . I n c i n e r a -t i o n o r c h e m i c a l d e s t r u c t i o n h a v e b e e n p o p u l a r m e t h o d s a n d e x t e n s i v e i n v e s t i g a t i o n sh a v e b e e n c o n d u c t e d b y m a n y r e s e a r c h e r s t o e x a m i n e v a r i o u s f a c e t s o f i n c i n e r a t i o n a n dc h e m i c a l d e s t r u c ti o n [ 6 - 2 3 ] . A m a j o r d i s a d v a n t a g e o f in c i n e r a ti o n o r c h e m i c a l d e s t r u c-t io n o f C F C s i s t h a t c h l o r i n a te d c o m p o u n d s g e n e r a t e d i n t h e p r o c e s s c o u l d c a u s es ig n i f i c a n t a i r p o l lu t io n p ro b le m wh ic h n e e d to b e c a re fu l ly a d d re s s e d . A p o s s ib lea l t e r n a t i v e t o i n c i n e r a t i o n o r c h e m i c a l d e s t r u c t i o n o f C F C s i s t h e i r r e m o v a l b y a d s o r p -t io n , a m e t h o d w h i c h h a s n o t r e c e i v e d m u c h a t t e n t io n i n t h e p a st . A d s o r p t i o n o f C F C s o rr e l a t e d c o m p o u n d s d o e s n o t p r o d u c e a n y a d v e r s e c o n s e q u e n c e a n d a l l o w s r e c o v e r y o fa d s o r b e d c o m p o u n d s f o r r e u s e.

T h e p u r p o s e o f t h i s p a p e r w a s t o i n v e s t i g a t e g a s - p h a s e a d s o r p t i o n o f 1 , l - d i c h l o r o - 1 -f l u o r o e t h a n e ( H C F C ' - I 4 1 b ) b y v a r i o u s a d s o rb e n t s , i n c lu d i n g a c t i v a t e d c a r b o n f i b e r( A C F ) , e x t r u d e d a c t i v a t e d c a r b o n ( E A C ) , g r a n u l a r a c t i v a t e d c a r b o n ( G A C ) , a c t i v a t e da l u m i n a a n d m o l e c u l a r s i e v e . D u e t o i t s r e l a t i v e l y l o w o z o n e d e p l e t i o n p o t e n t i a l ( O D P )a n d g l o b a l w a r m i n g p o t e n t i a l ( G W P ) , H C F C - 1 4 1 b i s c u r r e n t l y r e g a r d e d a s a n e x c e l l e n tr e p l a c e m e n t f o r f o a m i n g a g e n t C F C - 1 1 i n t h e m a n u f a c t u r i n g o f v a ri o u s p o l y u r e t h a n efo a m s ( s o f t o r r ig id ) . I t is a l s o u s e d a s a s u b s ti tu te fo r CF C -1 1 3 a n d 1 ,1 ,1 - tr i c h lo ro -e t h an e ( C C I : C H 3) w h ic h w e r e v e r y p o p u l a r c le a n in g a g e nt s e m p l o y e d i n t he e l e c tr o n ica n d p re c i s io n ma c h in e in d u s t r i e s . In th e p re s e n t s tu d y , e x p e r ime n t s we re c o n d u c te d toe v a l u a t e t h e g a s - p h a s e a d s o r p t i o n a n d d e s o r p t i o n p e r f o r m a n c e c h a r a c t e r i s t i c s o f H C F C -1 4 1 b b y th o s e ad so rl3e nt s. Ad s o rp t io n i s o th e rm s a n d ma s s - t r a n s fe r m o d e l in g w e re a l s oc o n s id e re d . T h e re s u l t s o f th e p re s e n t in v e s t ig a t io n wo u ld h e lp e lu c id a te th e p o s s ib i l i tyo f H C F C r e c o v e r y b y a n a d s o r p ti o n p r o c es s ,

2. ExperimentalT h e g r a n u l a r a c t i v a t e d c a r b o n ( G A C ) e m p l o y e d h e r e w a s t h e r e g u l a r t y p e , a s

o b t a i n e d f r o m C h e n g T a i C h e m i c a l C o . , T a i c h u n g , T a i w a n . T h i s G A C w a s i n d u st r ia lg r a d e a n d m a d e f r o m c o c o n u t s h e l l s . I t w a s h i g h l y i r r e g u l a r i n b o t h s h a p e a n d s i z e .A c c o r d i n g t o th e m a n u f a c t u r e r , t he G A C h a d a n a v e r a g e d i a m e t e r o f 5 m m a n d a d e n si t yo f 0 .4 5 g / c m 3. It s B E T s u r fa c e a r ea w a s m e a s u r ed b y a M i c r o m e r i te s p o r o s i m e t e r( M o d e l A S A P 2 0 0 , M i c r o m e r i te s I n st r u m e n t C o rp . , N o r c ro s , G A ) t o b e 90 5 m ~ / g w i tha n a v e r a g e p o r e d i a m e t e r o f 2 6 A . T h i s g r a d e o f G A C i s w i d e l y u s e d i n t h e c h e m i c a l


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S.H. Lin, W. Chen / Journal of Hazardous Materials 57 (1998) 193-207T a b l e 1P r o p e r t i e s o f a c t i v a t e d c a r b o n f i b e r ( A C F - 1 3 0 0 )

19 5

T h i c k n e s s , c m 0 .0 6 1W e i g h t, g / c m 2 8 0B E T s u r f a c e a r ea , m Z / g 1 1 5 2P o re v o l u m e , m l / g 0 . 6 - 0 . 7P o r e d i a m e t e r , A 8 - 1 0

a n d fo o d p ro c e s s in d u s t r i e s fo r v a r io u s a d s o rp t io n , d e c o lo r i z a t io n a n d p o l lu t io n a b a te -m e n t p u r p o s e s . T h e s e c o n d t y p e o f a c t i v a t e d c a r b o n w a s t h e e x t r u d e d p e l l e t ( S o r b o n o r i tB 4 ) , a s o b t a i n e d f r o m N o r i t L t d . o f t he N e t h e r l a n d s . I t h a s a d e n s i t y o f 0 . 4 1 g / c m 3, am e a s u r e d B E T s u rf a c e ar e a o f 1 14 7 m 2 / g a n d a n a v e r a g e d im e n s i o n s o f 3. 6 m m( D ) 6 . 2 m m ( L ) .

T h e a c t i v a t e d c a r b o n f i b e r ( A C F ) w a s o b t a i n e d f r o m N e o l i t e T e c h n i c a l C o . , T a i p e i ,T a i w a n . I t w a s m a d e o f p o l y a c r y lo n i tr i le ( P A N ) . T h e P A N - b a s e d A C F w a s r e g a r d e d b ym a n y p r e v i o u s i n v e s t i g a l o r s [ 2 4 - 2 7 ] t o b e a n e x c e l l e n t o n e a m o n g t h e v a r i o u s A C F sc o m m e r c i a l l y a v a i l a b l e . T h e p r o p e r t i e s o f a c t i v a t e d c a r b o n f i b e r ( t y p e A C F - 1 3 0 0 ) a sp r o v i d e b y t h e m a n u f a c t u r e r a r e l i s t e d i n T a b l e 1 . T h e a c t i v a t e d a l u m i n a ( T y p e A 4 - 8 )wa s o b ta in e d f ro m P ro cz L ta ly se Co . , R u e i l Ma lm a is o n , F ra n c e . I t h a s a me a s u re d B ETs u r f a c e a r e a a b o u t 2 7 0 m Z / g a n d a b u l k d en s i t y o f 7 7 0 k g / m 3. I t s a l u m i n u m o x i d e( A 1 2 0 3 ) c o n t e n t i s g r e a t e r t h a n 9 3 . 5% . T h e m o l e c u l a r s i e v e ( Z e o l u m 1 0 A ) w a s o b t a i n e df r o m R h o n e - P o u l e n c C h i m i e , F r a n c e w i t h a B E T s u r fa c e a re a o f 23 7 m 2 / g .

T h e H C F C - 1 4 1 b e m p l o y e d w a s o b t a i n e d f r o m D a i k i n C h e m i c a l I n d u s t r i e s , L t d .( O s a k a , J a p a n ) . T a b l e 2 c o m p a r e s t h e p h y s i c a l p r o p e r t i e s o f H C F C - 1 4 1 b a n d C F C - I 1 . I ti s a p p a re n t th a t th e re i , ; a s t ro n g s imi la r i ty in p h y s ic a l p ro p e r t i e s b e twe e n th e twoo r g a n i c c o m p o u n d s w h i c h m a y p a r t i a l l y a c c o u n t f o r t h e g o o d r e p l a c e m e n t c a p a b i l i t y o fH C F C - 1 4 1 b f o r C F C - 1 1.

T o d e t e r m i n e t h e m a x i m u m a d s o r p t i o n c a p a c i t y o f e a c h a d s o r b e n t , a n e x c e s s i v ea m o u n t o f H C F C - 1 4 1 b l iq u i d w a s p l a c e d i n a 2 0 0 - m l f l a s k . A f t e r b e i n g w e l l s ea l e d , th ef l a s k wa s p la c e d in a c o n s ta n t t e mp e ra tu re b a th fo r a t l e a s t a n h o u r to e q u i l ib ra te th et e m p e r a t u r e a n d t o c o m p l e t e l y s a t u r a t e t h e h e a d s p a c e i n t h e f l a s k . T h e s e a l w a s o p e na n d a s m a l l a m o u n t o f p r e t r e a t e d a d s o r b e n t w a s p l a c e d a n d s u s p e n d e d i n t h e f l a s k . T h ef la s k wa s re s e a le d to s t a r t th e a d s o rp t io n a n d l e f t in th e c o n s ta n t t e mp e ra tu re b a th fo r a tT a b l e 2P h y s i c a l p r o p er t ie s o f H C F C - ! 4 l b a n d C F C - 1 1I t em H C F C - 1 4 1 b C F C - 1 1C h e m i c a l f o r m u l a C H C I 2 - C H ~ F C C I 3FM o l e c u l a r w e i g h t I 1 6 .9 5 1 3 7 . 3 7Bo i l ing po in t , C 32 .1 23 . 8F reez ing po in t , C - 103 .5 - 111 . 0D e n s i t y a t 2 5 C , g / m 1 .2 3 5 1 . 4 76S o l u b i l it y i n w a t e r a t 2 5 C , m g / 1 4 2 0 1 1 0 .0V i s c o s i t y a t 2 5 C , c P 0 . 4 3 0 .4 1E v a p o r a t i o n l a t e n t h e a t , c a l / g 5 2 . 3 4 3 .1O z o n e D e p l e t i o n P o t e n t i a l ( O D P ) 0 .1 1 1


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l e a s t si x h o u rs . T h e f l a s k w a s o p e n a f t e r t h a t a n d t he s a t u r a t e d a d s o r b e n t w a s p l a c e d i n as m a l l p la s t ic b a g to m i n i m i z e t h e e v a p o r a t i o n l o ss o f a d s o r b e d H C F C - 1 4 1 b . T h e a m o u n to f e q u i l i b r i u m a d s o r p t i o n w a s d e t e r m i n e d . D u e t o a ll p r e c a u t i o n a l m e a s u r e s t a k e n t om i n i m i z e p o s s ib l e e r ro r s i n v o l v e d , t h e m a x i m u m a m o u n t o f H C F C - 1 4 1 b a d s o r p t i o n w a sc o n s i s te n t ( m a x i m u m l o a d i n g w i th i n 3 % f o r f i ve s a m p l e s ) , a n d t he a v e r a g e w a s a c c e p t e da s t h e m a x i m u m a d s o r p t i o n c a p a c i t y .

F o r th e i s o t h e r m s t u d i e s , a g i v e n a m o u n t o f p r e t r e a t e d a d s o r b e n t w a s s u s p e n d e d i nt h e f la s k w h i c h w a s t h e n s e a l e d a n d p l a c e d i n t h e c o n s t a n t t e m p e r a t u r e b a t h . A s m a l la m o u n t o f H C F C - ] 4 1 b w a s i n je c t e d i n to t h e f l as k . T h e H C F C - 1 4 1 b w a s c o m p l e t e l yv a p o r i z e d a l m o s t i n s t a n t a n e o u s l y a f t e r i n j e c t io n . G a s e o u s s a m p l e s w e r e t a k e n t o m e a -s u r e t h e H C F C - 1 4 1 b c o n c e n t ra t i o n u s in g a H P 5 8 9 0 g a s c h r o m a t o g r a p h w i t h c a p il l a r yc o l u m n a n d F I D d e t e c t o r ( H e w l e t t P a c k a r d I n s t r u m e n t s , I n c . , C O ) . T h e f l a s k w a s l e f t i nt h e c o n s t a n t t e m p e r a t u r e b a t h f o r a t l e a s t s i x h o u r s a n d t h e g a s e o u s s a m p l e w a s t a k e na g a i n t o m e a s u r e t h e r e s id u a l H C F C - 1 4 1 b c o n c e n t r a t i o n . I n e a c h t e s t r a n , t h r e e f l a s k sw e r e e m p l o y e d t o i n s u r e th e a c c u r a c y o f m e a s u r e d d a t a . T h e t e s t r u n s w e r e r e p e a t e dw i t h v a r i o u s i ni t ia l a m o u n t s o f H C F C - 1 4 1 b i n j e ct i o n an d w e r e r u n a t s e v e r al t e m p e r a -t u r e s .

A f t e r a d s o r p t i o n e x p e r i m e n t s w e r e c o m p l e t e d , t h e d e s o r p t i o n t e st s w e r e c o n d u c t e d . I nt h e d e s o r p t i o n t e s ts , t he e x h a u s t e d a d s o r b e n t s w e r e p u t i n an e l e c t r i c o v e n w h i c h w a sm a i n t a i n e d a t c o n s l a n t t e m p e r a t u r e ( _+ 1 C ). T h e w e i g h t l o s s o f t h e a d s o r b e n t s a m p l e sw a s d e t e r m i n e d p e r i o d i c a l l y . D e s o r p t i o n w a s c o n s i d e r e d c o m p l e t e a f t e r th e r e w a s n om o r e w e i g h t c h a n g e i n th e a d s o r b e n t s a m p l e s b e i n g t r ea t ed . V a r i o u s d e s o r p t i o n t e m p e r a -t u re s w e r e e x p l o r e d a n d a n o p t i m a l t e m p e r a t u r e w a s c h o s e n o n t h e b a s i s o f a c h ie v i n ge f f i c i e n t d e s o r p t i o n i n a s h o r t t i m e . T h e d e s o r p t i o n t e s t r u n s o f e x h a u s t e d a d s o r b e n tu s u a l l y l a s t e d m o r e t h a n f o u r h o u rs . A t t h e en d o f a d e s o r p t i o n r u n , t h e t re a t e d a d s o r b e n tw a s p l a c e d i n a d e s i c c a t o r fo r c o o l i n g f o r o v e r t w o h o u r s u n t i l it r e a c h e d r o o mt e m p e r a t u r e ( a p p r o x i m a t e l y 2 5 C ) . T h e w e i g h t o f a d s o r b e n t w a s q u i c k l y w e i g h e d b e f o r et h e n e x t r o u n d o f a d s o r p t i o n e x p e r i m e n t s b e g a n . E a c h c y c l e o f a d s o r p t i o n / d e s o r p t i o nt e s t r u n w a s r e p e a t e d a t l e a s t t w i c e t o e n s u r e t h e r e p r o d u c i b i l i t y a n d a c c u r a c y o f t h e t es td a t a c o l l e c t e d .

3 . D i s c u s s i o n a n d r e s u l t sA t t h e b e g i n n i n g o f t h e a d s o r p t i o n e x p e r i m e n t s , a l l a c t i v a t e d c a r b o n a d s o r b e n t s

( G A C , E A C a n d A C F ) m u s t b e t r e a te d to re m o v e a l l i m p u r i t i es w h i c h m i g h t h a v e b e e na d s o r b e d o n t h e p o re s u r f ac e s . T h e s a m e d e s o r p t i o n p ro c e s s w a s a l s o p e r f o r m e d t or e g e n e r a t e t h e e x h a u s t e d a d s o r b e n t s f o r r e us e . F o r t h e p r e s e n t w o r k , a s i m p l e t h e r m a ld e s o r p t i o n p r o c e s s w a s a d o p t e d w i t h w h i c h e x h a u s t e d a d s o r b e n t s w e r e h e a t t r e a t e d i n a nv a c u u m e l e c t r i c o v e n . D e t e r m i n a t i o n o f a n o p t i m a l d e s o r p t i o n t e m p e r a t u r e i s t h u si m p o r t a n t. T h e t o p g r a p h o f F i g . 1 s h o w s t h e A C F - 1 3 0 0 a n d G A C d e s o r p t i o n ef f i c ie n -c i e s a s a f u n c t i o n o f t e m p e r a t u r e . T h e d e s o r p t i o n e f f i c i e n c y w a s d e f i n e d a s f o l l o w s :

D - D f- - - 1 0 0 ( 1 )D e s o r p t i o n E f f i c i e n c y ( % ) D O - D f

w h e r e D o i s t h e i n i t i a l w e i g h t o f e x h a u s t e d a d s o r b e n t b e f o r e d e s o r p t i o n , D t- t h e f i n a l


5/15

S.H. Lin, W. Chen /Journal of Hazardous Mat e r i a l s 57 (1998) 193-207,0 0 ~ --'- ~- --'- ~ -. ~

1 9 7

c

t ~


6/15

198 S.H. Lin, W. Chen / Journal of Hazardous Materials 57 (1998) 193-207

)

g

I00 ~ , ,

8 0

6 0

4 0

2 0

/

0 A C F - 1 3 0 0 O A C

E A CA A c t i v a t e d A h m / n aL~ M o I e c u i a r S i e v e s

4 0 8 0Desorption Time, rain

I i1 2 0

F i g . 2 . T h e r m a l d e s o r p t i o n e f f i c i e n c y o f v a r i o u s a d s o r b e n t s a s a f u n c t i o n o f t i m e a t 1 5 0 C .

F i g . 3 d i sp l a y s t h e a m o u n t s o f H C F C - 1 4 1 b a d s o r b e d b y v a r io u s a d s o r b e n ts a s af u n c t i o n o f t im e . O n t h e b a s i s p er u n it a d so r b e n t w e i g h t , A C F - 1 3 0 0 o u t p e r f o r m s b y as i g n if i ca n t m a r g i n E A C w h i c h i n t ur n o u t w e i g h s G A C , a c t i v a t ed a l u m i n a an d m o l e c u l a rs i e v e . I t i s a l s o n o t e d h e r e t h a t t h e a d s o r p t i o n c u r v e s f o r a c t i v a t e d c a r b o n s ( A C F , E A Ca n d G A C ) t a pe r o f f m u c h e a r li er th a n t h o s e f o r th e t w o n o n - c a r b o n a d s o r b e n ts , i m p l y i n gm o r e r a p i d a d s o r p t i o n s p e e d f o r t h e s e a d s o r b e n t s . I n g e n e r a l , a l l a d s o r b e n t s w e r e

8 I6 0 0 ; ' ~

d

4 0 0 i i

~* 2 o o i

ACF-'~30@E A CG A C

A c n v a t e d A l u m i n a

M e l e c u I a r S i e v e s

0 ~ - i i . _ _ L _0 40 80 120

Adsorption Time, rainF i g . 3 . A d s o r p t i o n c a p a c i t i e s p e r u n i t w e i g h t o f a d s o r b e n t o f v a r i o u s a d s o r b e n t s a t 2 5 C .


7/15

S.H. Lin, W. C~en Journal of Hazardous Materials 57 (1998) 193-207 199c o m p l e t e l y e x h a u s t e d i n le ,;s t h a n s i x h o u r s b e c a u s e n o m o r e w e i g h t c h a n g e o f a d s o r b e n tw a s o b s e r v e d i n th e t e st s. " ['h e s a m e a d s o r p t i o n d a t a g i v e n i n F i g . 3 w e r e r e c a l c u l a t e d i nt e r m s o f B E T s u r f a c e a r e a o f e a c h a d s o r b e n t . O n t h is b a s is , t h e a d s o r p t i o n d a t a w e r ed i s p l a y e d i n F i g . 4 . I t i s o f i n t e re s t t o n o t e t h a t t h e a d s o r p t i o n c a p a c i t i e s o f a d s o r b e n t ss h o w n i n F ig . 3 w e r e r e v e rs e d . T h e a d s o r p t io n p e r u n i t B E T s u r fa c e a r e a o f m o l e c u l a rs i e v e o r a c t i v a t e d a l u m i n a , w h i c h w e r e t h e t w o w o r s t o n t h e p e r u n i t w e i g h t b a s i s , w e r eh i g h e st , e x c e e d i n g t h o s e o f a c t iv a t e d c a r b o n a d s o r b e n ts . T h e H C F C - 1 4 1 b a d s o r p t i o nc a p a c i t i e s d e m o n s t r a t e d i n t h i s f i g u r e a p p e a r i n t w o d i s t i n c t g r o u p s w i t h m o l e c u l a r s i e v ea n d a c t i v a t e d a l u m i n a i n o n e a n d a l l a c t i v a t e d c a r b o n s i n t h e o t h e r . T h e r e a s o n i s n o tk n o w n . I t c o u l d b e d u e t o t h e f a c t t h a t t h e t w o n o n - c a r b o n a d s o r b e n t s i n g e n e r a l h a v eb i g g e r p o r e s w h i c h p e r n f it e a s i e r e x c e s s t o t h e a d s o r p t i o n s i te s f o r H C F C - 1 4 1 b .R e g a r d l e s s o f t h e h i g h e r H C F C - 1 4 1 b a d s o r p t i o n c a p a c i t y o f n o n - c a r b o n a d s o r b e n t s o nt h e p e r u n i t B E T s u r f a c e a r e a b a s i s , i t i s st il l d i f f ic u l t t o j u d g e w h i c h a d s o r b e n t t y p e i sm o r e e c o n o m i c f o r p r a c ti c a l a p p l ic a t io n s b e c a u s e t h e c o s t fa c t o r h a s n o t b e e n c o n s i d e r e dhe r e .

T e m p e r a t u r e h a s b e e n k n o w n t o n e g a t i v e l y i n fl u e n c e a d s o r p t i o n o f o r g a n i c c o m -p o u n d s b y G A C [ 28 ]. T h i s is d u e m a i n l y t o th e f a c t th a t a d s o r p t io n o f o r g a n i cc o m p o u n d s i s a n e x o t h e l m i c p r o c e s s a n d a h i g h e r t e m p e r a t u r e t e n d s t o w e a k e n t h eb o n d i n g b e t w e e n t h e o r g a n i c c o m p o u n d s a n d t h e a c t i v e a d s o r p t i o n s i t e s . S u c h at e m p e r at u re e f fe c t on t h e H C F C - 1 4 1 b a d s o rp t io n c a p a c it ie s o f A C F - 1 3 0 0 a n d G A C isd e m o n s t r a t e d i n F i g . 5 in t h e t e m p e r a t u r e r a n g e b e t w e e n 1 0 C a n d 2 5 C . A s s e e n i n t h isf ig u r e, t h e te m p e r a t u re e f fe c t o n H C F C - 1 4 1 b a d s o rp t io n b y A C F - 1 3 0 0 a n d G A C a re n o tv e r y l a r g e , l e s s t h a n 4 % a n d 3 . 2 % , r e s p e c t i v e l y , a t 1 0 C a n d 2 5 C . T h e e q u i l i b r i u ma d s o r p t io n c a p a c i ti e s o f th e a d s o r b e n t s c a n b e c o r r e l a te d v e r y w e l l to t e m p e r a t u r e b y :

: 4 [i


8/15

20 0 S . H . L i n , W . C h e n / J o u r n a l (~ f H a z a r d o u s M a t e r i a l s 5 7 ( '1 9 98 ) 1 9 3 2 0 7

60 0

(~ 400

200E

0~

Adsorption Temperature, C 1 0& 15

A C F - 1 3 0 0 20 25r I , !

40 80Adsorption Tim e, mkn

120

600

400

lin 1998 journal of hazardous materials 1

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