[열역학] 활성탄(Activated carbon)에서의 메탄과 이산화탄소의 흡착평형
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- 목차
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CONTENTS
1. introduction
2. Theory
2.1. Langmuir형 등온식
2.1.1. 이상흡착용액이론(ideal adsorbed solution theory)
2.2. Theoretical Considerations
2.2.1. Gibbs Adsorption Isotherm
2.2.2. Calculation of Adsorbed Phase Composition from Gravimetric Experiments
2.2.3. The Adsorbed Solution Theory
2.3. Correlation of Activity Coefficients (Wilson equation)
2.4. 빈자리 용액모형 (Vacancy Solution Model : VSM)
2.4.1. Flory-Huggins VSM model
3. Data & Result
3.1. 순수기체
3.2. 혼합기체
3.2.1. Wilson Model
3.2.2 Flory-Huggins VSM Model
3.3. Thermodynamic Consistency
4. 흡착열
4.1. 의 흡착열
4.2. 의 흡착열
4.3 두 흡착열 비교
5. Discussion
6. Reference
7. Coding
- 본문내용
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1. Introduction
혼합 기체 평형 데이터는 흡착형 기체 분리 공정의 설계와 발전에 아주 중요한 요소다. 이런 데이터를 실험으로 일일이 얻기에는 너무 많은 노력과 시간이 필요하므로 단일 성분 흡착등온 데이터에서 혼합기체 흡착평형 데이터를 추측하는 것이 바람직하다. Ruthven(1984), Yang(1987), Tien(1994), Hu & Do(1995) 와 Do(1998)와 같은 연구자들이 이에 대하여 많은 논평을 하기도 했다. 그러나 Myer와 Prausnitz의 흡착이론(1965)은 단일 성분 흡착등온 데이터로부터 혼합기체 평형 데이터의 세련된 방법을 고안했고 우리 조가 참조한 논문은 이 방법을 토대로 연구를 진행하였다. 이 이론에서 흡착질 혼합물은 가스상의 물질들과 평형상태에서 용액처럼 보인다. 또한 흡착물의 비이상성은 흡착혼합물의 activity coefficient로 나타난다.
중량을 측정하여 얻는 테크닉인 gravimetric technique는 혼합기체 평형데이터를 계산하는데 상당히 능률적인 방법이긴하지만 흡착된 혼합물질의 조성을 측정할 수 없기 때문에 실험에서 얻은 데이터로 직접적인 계산을 할 수 는 없다. 그리하여 Van Ness는 1969년에 Gibbs 흡착 등온을 이용하여 흡착된 혼합물질의 조성을 계산하는 정밀한 열역학적 방법을 고안했다. Gravimetric technique과 Van Ness의 방법을 결합하여 사용하면 홉합기체 평형을 연구하는 노력과 시간을 혁신적으로 절감할 수 있는 강력한 도구로 쓸 수 있다.
이 연구는 CO2와 CH4를 활성탄(Microporous Norit RB1 activated carbon)에 흡착시켜 여러 가지 데이터를 얻는다. 흡착된 물질의 조성은 Van Ness의 정밀한 열역학적 방법을 사용하여 gravimetric 데이터로부터 얻었다. 또한 이 2성분계의 데이터는 Ideal Adsorbed Solution(IAS)모델을 사용해 계산한 것과 비교하였고 activity coefficient는 Wilson equation을 통해 계산하였다.
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