シリカゲルへの酸っぱいガス吸着

シリカゲルへの水の吸着にとって重要な要素の 1 つは、シリカ表面のシラノール基の濃度です。しかし、酸性ガス成分であるメタン (CH4)、二酸化炭素 (CO2)、および硫化水素 (H2S) の、異なるテクスチャー特性と表面シラノール濃度を持つシリカゲルへの吸着に関する系統的な研究は行われていません。この研究では、細孔サイズが 22、30、および 60 Å、シラノール濃度がそれぞれ αtotal = 2.516、2.340、および 2.152 OH nm-2 である 3 つのシリカゲルを研究しました。細孔径 22 Å および 30 Å のシリカゲルに対する T = 0、25、および 50 °C での CH4、CO2、H2S、および H2O の吸着データが示され、細孔径 60 Å のシリカゲルのデータの比較が示されました。同じ吸着質について実験を行った。3 つのシリカゲルはすべて、H2O > H2S > CO2 > CH4 の順で吸着親和性を示しました。H2O と H2S の等量吸着熱は、CO2 や CH4 よりもシラノール濃度に大きく依存します。p < 10 bar では、シリカゲル間で m2 あたりの CH4 の吸着量に差はありませんでした (n ads = 1.7 mmol m-2、p = 10 bar のすべてのシリカ)。一方、圧力が高いほど、シリカゲルの吸着容量が大きくなりました。より大きな細孔容積のシリカゲル (p = 20 bar: 細孔径 22、30、および 60 Å のシリカについて、それぞれ n ads = 3.0、3.3、および 3.4 mmol m-2)。低圧 (p < 4 bar) での H2S 吸着は、シラノール濃度が高いサンプルの方が大きかった (p = 3 bar: 22、30、および 60 Å の細孔で n ads = 6.1、4.7、および 4.5 mmol m-2)。しかし、p = 4 bar を超えると、細孔径 60 Å のシリカの方が、細孔径 30 Å よりも大きな吸着能力を示しました (p = 5 bar で、n ads = 8.0、6.0、および 6.2 mmol m-2)。それぞれ、細孔径 22、30、および 60 Å のシリカの場合）。

One of the essential factors for water adsorption on silica gels is the concentration of silanol groups on the silica surface. However, no systematic investigation on the adsorption of sour gas components, methane (CH4), carbon dioxide (CO2), and hydrogen sulfide (H2S) on silica gels with different textural properties and surface silanol concentrations, has been conducted. Three silica gels of 22, 30, and 60 Å pore sizes, with silanol concentrations of αtotal = 2.516, 2.340, and 2.152 OH nm-2, respectively, were studied in this work. The adsorption data for CH4, CO2, H2S, and H2O at T = 0, 25, and 50 °C on the 22 and 30 Å pore size silica gels were presented, and a comparison of the data for the 60 Å pore size silica gel on the same adsorbates was conducted. All three silica gels showed an adsorption affinity in the order of H2O > H2S > CO2 > CH4. The isosteric heats of adsorption of H2O and H2S had a greater dependence on the silanol concentration than CO2 and CH4. At p < 10 bar, there was no difference in the adsorption per m2 of CH4 between the silica gels (n ads = 1.7 mmol m-2, for all silicas at p = 10 bar), while higher pressures resulted in greater adsorption capacity in the larger pore volume silica gels (at p = 20 bar: n ads = 3.0, 3.3, and 3.4 mmol m-2 for the 22, 30, and 60 Å pore size silicas, respectively). H2S adsorption at low pressures (p < 4 bar) was larger on the samples with larger silanol concentrations (at p = 3 bar: n ads = 6.1, 4.7, and 4.5 mmol m-2 for the 22, 30, and 60 Å pore size silicas, respectively), but above p = 4 bar, the 60 Å pore size silica had a greater adsorption capacity than the 30 Å pore size (at p = 5 bar: n ads = 8.0, 6.0, and 6.2 mmol m-2 for the 22, 30, and 60 Å pore size silicas, respectively).