Adsorptive properties of microporous carbons: primary and secondary micropore filling

¹ Swinburne Institute of Technology, PO Box 218 Hawthorn, Victoria, 3122, Australia.
² Charcoal Cloth Ltd., Park Court, 1A Park Street, Maidenhead, Berkshire, England SL6 1SN, England.
³ Chemistry Department, Brunel University, Uxbridge, Middlesex, England UB8 3PH, England.

Abstract

A study has been made of the mechanisms of micropore filling with particular reference to the adsorptive properties of two samples of activated charcoal cloth, having predominantly narrow slit-shaped pores, and a coke-based carbon, having a wider distribution of micropores. Nitrogen adsorption data at 77 K have been analysed by use of the α_s-method and the Dubinin-Radushkevich equation. Integral heats of adsorption for a range of organic adsorptives have been derived from heat of immersion data in conjunction with physisorption data. The findings support the view that there are two distinctive mechanisms of micropore filling: (a) a primary process, which takes place at very low p/p° and involves enhanced adsorbent-adsorbate interactions and (b) a secondary process, which leads to a more gradual approach to the plateau of a Type I isotherm and is the result of co-operative effects associated with the filling of wider micropores (the supermicropores of Dubinin).

Résumé

Les mécanismes de remplissage des micropores sont étudiés par des mesures de propriétés d'adsorption de deux échantillons de charbon actif à pores étroits en forme de fente, et d'un échantillon de coke ayant une large distribution de micropores. Les résultats d'adsorption d'azote à 77 K sont analysés à l'aide de la méthode α_s et de l'équation de Dubinin-Radushkevich. Les chaleurs intégrales d'adsorption de divers adsorbats organiques sont obtenues à partir des chaleurs d'immersion et des résultats de physisorption. On trouve qu'il existe deux mécanismes distincts de remplissage des micropores: (a) un processus primaire, qui a lieu pour des valeurs faibles de p/p° et qui implique des interactions fortes adsorbant-adsorbat. (b) un processus secondaire, qui correspond à une approche progressive du plateau d'une isotherme de type I et qui résulte d'effets coopératifs associés au remplissage de micropores plus larges (les supermicropores de Dubinin).