高性能吸着ヒートポンプのための親水性活性炭の開発 Development of Hydrophilic Active Carbon for High Performance Adsorption Heat Pump

この論文にアクセスする

この論文をさがす

著者

抄録

水蒸気を作動媒体とする吸着ヒートポンプ用吸着材の高性能化開発手法の確立を目的として,親水性処理による新規活性炭の設計・製造を行った.5種類の活性炭に対して酸化処理活性炭を製造した.酸化剤には塩酸,硝酸を使用し,濃度0.5–1.0 mol/dm<sup>3</sup>,酸化時間2–4 hの範囲の酸化処理活性炭を得た.この活性炭について,298 Kにおける水蒸気吸着等温線,官能基量(<i>Fs</i>)の測定,ならびに等温線に基づく細孔表面–水蒸気間の接触角(θ)の推算を行った.<br>酸化処理活性炭の等温線は,試料によらず,細孔分布を考慮に入れた毛管凝縮のKelvin式で相関できる.その等温線は未処理活性炭に比べて低相対圧側(φ)へシフトする.また,φ=1における吸着量の1/2量を示す相対圧(φ<sub>0.5</sub>)の対数値はcos θの増大とともに直線的に減少する.<i>Fs</i>値はcos θの増大とともに増大する.これより,親水性官能基量が活性炭の水蒸気吸着性能の指標となることが示された.さらに,酸化処理活性炭はAHP用のシリカゲルのそれぞれクローズドシステム用として1.2倍およびデシカントシステム用として1.9倍の吸着容量を有することを認めた.

To develop highly efficient adsorbents for water vapor which may be applicable to adsorption heat pumps (AHPs), an attempt was made to design and manufacture novel functional active carbons by hydrophilic treatment. In the present work, five different active carbons were subjected to oxidation for 2 to 4 h by use of HCl and HNO<sub>3</sub> in the concentration range of 0.5–1.0 mol/dm<sup>3</sup>. For the evaluation of water vapor adsorption characteristics of the treated active carbon, water vapor isotherm at 298 K and the amount of functional groups (<i>Fs</i>) of the oxidized active carbon were measured. Based on the isotherm obtained, the contact angle (θ) between pore surface and water vapor was estimated.<br>All isotherms of the active carbons treated were found to be correlated with the Kelvin equation, which is based on the assumption that capillary condensation takes place uniformly on each adsorption site. It was also found that the isotherm of the oxidized active carbon shifted to lower relative vapor pressure (φ) than with that of non-treated active carbon. The logarithm of φ<sub>0.5</sub>, which corresponds to the relative pressure at <i>q</i>/<i>q</i><sub>φ=1</sub>=0.5 (<i>q</i>; amount of adsorbed), decreased linearly with increasing of cos θ. The <i>Fs</i> value also decreased with decreasing of cos θ. These results confirm that the amount of hydrophilic functional groups can be an indicator the performance of active carbon for water vapor adsorption. Furthermore, the amounts of water vapor adsorbed on the oxidized active carbon were estimated to be 1.2 and 1.9 times higher than that of silica gel in the relative water vapor pressure range for the operation of an AHP of the closed type and desiccant type, respectively.

収録刊行物

  • 化学工学論文集  

    化学工学論文集 32(6), 528-534, 2006-11-20 

    The Society of Chemical Engineers, Japan

参考文献:  15件

参考文献を見るにはログインが必要です。ユーザIDをお持ちでない方は新規登録してください。

被引用文献:  1件

被引用文献を見るにはログインが必要です。ユーザIDをお持ちでない方は新規登録してください。

各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10018401887
  • NII書誌ID(NCID)
    AN00037234
  • 本文言語コード
    JPN
  • 資料種別
    ART
  • ISSN
    0386216X
  • NDL 記事登録ID
    8581784
  • NDL 雑誌分類
    ZP5(科学技術--化学・化学工業--化学工学)
  • NDL 請求記号
    Z17-725
  • データ提供元
    CJP書誌  CJP引用  NDL  J-STAGE 
ページトップへ