Activated carbon nanofibers (ACNF) were prepared from polyacrylonitrile (PAN)-based nanofibers using $CO_2$ activation methods with varying activation process times. The surface and structural characteristics of the ACNF were observed by scanning electron microscopy and X-ray diffraction, respectively. $N_2$ adsorption isotherm characteristics at 77 K were confirmed by Brunauer-Emmett-Teller and Dubinin-Radushkevich equations. As experimental results, many holes or cavernous structures were found on the fiber surfaces after the $CO_2$ activation as confirmed by scanning electron microscopy analysis. Specific surface areas and pore volumes of the prepared ACNFs were enhanced within a range of 10 to 30 min of activation times. Performance of the porous PAN-based nanofibers as an electrode for electrical double layer capacitors was evaluated in terms of the activation conditions.
The adsorption of carbon dioxide on graphene sheets was theoretically investigated using density functional theory (DFT) and MP2 calculations. Geometric parameters and adsorption energies were computed at various levels of theory. The $CO_2$ chemisorption energies on graphene-$C_{40}$ assuming high pressure are predicted to be 71.2-72.1 kcal/mol for the lactone systems depending on various C-O orientations at the UCAM-B3LYP level of theory. Physisorption energies of $CO_2$ on graphene were predicted to be 2.1 and 3.3 kcal/mol, respectively, at the single-point $UMP2/6-31G^{**}$ level of theory for perpendicular and parallel orientations.
Journal of the Korean Applied Science and Technology
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v.25
no.2
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pp.257-264
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2008
Adsorption is one of the most efficient method for the separation of low level carbon dioxide. In order to enhance the adsorption capacity, a few additives such as alkali hydroxides were combined with the zeolitic sorbents. As a result of the experimental examination by applying the $CO_2$ flow of 3000 ppm, the composite sorbent showed the improved quality to a certain degree and the added binder was also found to contribute to better adsorption.
Proceedings of the Korean Radioactive Waste Society Conference
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2003.11a
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pp.158-161
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2003
To develop an effective adsorbent for radio active Carbon Dioxide, $^14CO_2$, which is discharged to nearby atmosphere from nuclear power plants of CANDU type, we made some preliminary adsorbents and tested their abilities of $CO_2$ removal. The chemical agents used was LiOH and we supported or impregnated it on the surface or the internal volume of activated Carbon(GW-H). The physical and chemical properties of various adsorbents were measured using methods such as XRD, BET. SEM images were taken to investigate the change of surface morphology of the adsorbents. Finally, amount of $CO_2$ adsorption of them were verified under specific conditions. We found that mechanical mixing of LiOH and activated Carbon showed the maximum $CO_2$ removal ability, while surface activation of activated Carbon by Nitric Acid-treatment enhanced its $CO_2$ removal efficiency to some degree.
The technical feasibility of removing cholesterol from milk fat by supercritical carbon dioxide $(SC-CO_2)$ extraction followed by adsorption on different adsorbents and of fractionating milk fat into different fatty acid composition at $40^{\circ}C/276$ bar was investigated. Cholesterol could be selectively removed from milk fat by adsorption on a typical commercial florisil with $SC-CO_2$ extraction. Lower weight ratio of milk fat feed to florisil showed higher reduction of cholesterol, but gave lower yield in the milk fat fractions. The effective capacity of florisil for removing cholesterol from milk fat was 2.0g/g, which is the ratio of the fat feed to the adsorbent for 89% cholesterol reduction with a fat yield of 57.5%. Fatty acid composition showed higher short-chain and lower unsaturated long-chain fatty acids in the extracted fractions. Milk fat fractionation method by supercritical fluid extraction in coupled with adsorption would appear suitable for removing undesirable ingredients such as cholesterol and for enriching short-chain fatty acids in the fractions.
To convert sewage sludge to energy, drying-gasification characteristics during microwave heating were studied. During the gasification of carbon dioxide, the main products were gas, followed by char, and tar in terms of the amount. The main components of the producer gas were carbon monoxide and hydrogen including a small amount of methane and light hydrocarbons. They showed a sufficient heating value as a fuel. The generated tar is gravimetric tar, which is total tar. As light tars, benzene (light aromatic tar) was a major light tar. Naphthalene, anthracene, and pyrene (light polycyclic aromatic hydrocarbon tars) were also generated, but in relatively small amounts. Ammonia and hydrogen cyanide (precursor for NOx) were generated from thermal decomposition of tar containing protein and nitrogen in sewage sludge. In the case of sludge char, its average pore diameter was small, but specific area, pore volume, and adsorption amounts were relatively large, resulting in superior adsorption characteristics.
Carbon neutrality requires carbon dioxide reduction technology and alternative green energy sources. Palygorskite is a clay mineral with a ribbon structure and possess a large surface area due to the nanoscale pore size. The clay mineral has been proposed as a potential material to capture carbon dioxide (CO2) and possibly to store eco-friendly hydrogen gas (H2). We report our preliminary results of grand canonical Monte Carlo (GCMC) simulations that investigated the adsorption isotherms and mechanisms of CO2 and H2 into palygorskite nanopores at room temperature. As the chemical potential of gas increased, the adsorbed amount of CO2 or H2 within the palygorskite nanopores increased. Compared to CO2, injection of H2 into palygorskite required higher energy. The mean squared displacement within palygorskite nanopores was much higher for H2 than for CO2, which is consistent with experiments. Our simulations found that CO2 molecules were arranged in a row in the nanopores, while H2 molecules showed highly disordered arrangement. This simulation method is promising for finding Earth materials suitable for CO2 capture and H2 storage and also expected to contribute to fundamental understanding of fluid-mineral interactions in the geological underground.
Hong, Woong-Gil;Hwang, Kyung-Jun;Jeong, Gyeong-Won;Yoon, Soon-Do;Shim, Wang Geun
Applied Chemistry for Engineering
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v.31
no.2
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pp.179-186
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2020
In this study, chitosan/zeolite composites were prepared by using basalt-based zeolite impregnated with aqueous chitosan solution for the adsorptive separation of CO2. The prepared composites were characterized by scanning electron microscopy (SEM), Fourier-transform infrared (FT-IR) spectroscopy, thermogravimetric analysis (TGA), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and nitrogen adsorption analysis. In addition, the adsorption equilibrium isotherms for CO2 and N2 were measured at 298 K using a volumetric adsorption system, and the results were analyzed by applying adsorption isotherm equations (Langmuir, Freundlich, and Sips) and energy distribution function. It was found that CO2 adsorption capacities were well correlated with the structural characteristics of chitosan and zeolite, and the ratio of elements [N/C, Al/(Si + Al)] formed on the surface of the composite. Moreover, the CO2/N2 adsorption selectivity was calculated under the mixture conditions of 15 V : 85 V, 50 V : 50 V, and 85 V : 15 V using the Langmuir equation and the ideal adsorption solution theory (IAST).
The activated carbon was produced from Sancheong bamboo by carbon dioxide gas activation methods. The carbonization of raw material was conducted at $900^{\circ}C$, and $CO_2$ activation reactions were conducted under various conditions: activation temperatures of $750-900^{\circ}C$, flow rates of carbon dioxide $5-30cm^3/g-char{\cdot}min$, and activation time of 2-5 h. The yield, adsorption capacity of iodine and methylene blue, specific surface area and pore size distribution of the prepared activated carbons were measured. The adsorption capacity of iodine (680.8-1450.1 mg/g) and methylene blue (23.5-220 mg/g) increased with increasing activation temperature and activation time. The adsorption capacity of iodine and methylene blue increased with the $CO_2$ gas quantity in the range of $5-18.9cm^3/g-char{\cdot}min$. But those decreased over those range due to the pore shrinkage. The specific volume of the mesopore and macropore of bamboo activated carbon were $0.65-0.91cm^3/g$. Because of this large specific volume, it can be used to the biological activated carbon process. Bamboo activated carbon phisically adsorbed the $CO_2$ of maximum 106 mg/g-A.C in the condition of 90% $CO_2$ and adsorption temperature of $20^{\circ}C$. The $CO_2$ adsorption ability of bamboo activated carbon was not changed in the 5 cyclic test of desorption and adsorption.
To abate the environmental burdens arising from CO2 emissions, biochar offers a strategic means to sequester carbons due to its recalcitrant nature. Also, biochar has a great potential for the use as carbon-based adsorbent because it is a porous material. As such, developing the surface properties of biochar increases a chance to produce biochar with great adsorption performance. Given that biochar is a byproduct in biomass pyrolysis, characteristics of biochar are contingent on pyrolysis operating parameters. In this respect, this work focused on the investigation of surface properties of biochar by controlling temperature and reaction medium in pyrolysis of pine sawdust as case study. In particular, CO2 was used as reaction medium in pyrolysis process. According to pyrolytic temperature, the surface properties of biochar were indeed developed by CO2. The biochar engineered by CO2 showed the improved capability on CO2 sorption. In addition, CO2 has an effect on energy recovery by enhancing syngas production. Thus, this study offers the functionality of CO2 for converting biomass into engineered biochar as carbon-based adsorbent for CO2 sorption while recovering energy as syngas.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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