5102077799

chemiczny, wielkość powierzchni właściwej, stan powierzchni, struktura porów. Na rynku działa kilka firm dostarczających materiały adsorbujące do różnych zastosowań. Autor rozprawy w trakcie badań używał głównie adsorbentów bazujących na węglach aktywnych. Materiały te charakteryzują się łatwością stosowania w porównaniu z adsorbentami otrzymywanymi na bazie związków polimerowych. Wykazują wysoką zdolność adsorpcji lotnych związków organicznych oraz wysoką stabilność termiczną, która jest istotnym czynnikiem ze względu na stosowany proces desorpcji termicznej w badanych układach zatężania. Ponadto, w porównaniu do węgli nieformowanych dają mniejsze tłumienie przepływu w stosunku do gazu, który przepływa przez adsorbent. W trakcie wytwarzania węgli aktywnych duże znaczenie ma proces aktywacji, w którym stosuje się albo gazy, np. dwutlenek węgla, albo parę wodą o temperaturze od 800°C do 1000 °C. Parametry procesu aktywacji, tj. temperatura, czas i atmosfera gazowa znacząco wpływają na jakość powierzchni rozwiniętej adsorbentu. Dlatego też w układach zatężania najczęściej stosuje się adsorbenty o certyfikowanych własnościach. Coraz częściej pojawiają się również informacje w literaturze przedmiotu o wykorzystaniu nowatorskich rozwiązań w dziedzinie materiałów adsorbujących. Wybrane rozwiązania przedstawiono i opisano w dalszej części rozprawy. Wśród adsorbentów węglowych wyróżnić możemy substancje hydrofobowe, które nie adsorbują (lub adsorbują w bardzo małym stopniu) cząsteczek wody. Cecha ta jest szczególnie istotna w trakcie analiz składników śladowych, obecnych w oddechu ludzkim. Wadą węgli aktywnych jest ich degradacja w czasie oraz niski współczynnik wzbogacania dla związków o bardzo dużej masie cząsteczkowej. Dostępność, cena oraz łatwość użytkowania to cechy, które ostatecznie zdecydowały o wyborze tych substancji. Zagadnienie procesu adsorpcji i materiałów adsorbujących jest bardzo złożone, dlatego też w rozprawie przedstawiono jedynie najważniejsze cechy adsorbentów wraz z podaniem literatury, w której można znaleźć dokładne i obszerne informacje na ten temat [18].

1.2.1. Wpływ rozmiaru porów w adsorbencie na jakość adsorpcji

Klasyfikacja porów w adsorbentach odbywa się najczęściej na podstawie ich wielkości. Generalnie, wyróżniamy trzy rozmiary: makro-, mezo- i mikropory [10]. Podział ten wynika ze zróżnicowania średnicy porów węgli aktywnych. Należy jednak podkreślić, że w każdym z rozważanych rodzajów porów, adsorpcja gazów i par zachodzi według zupełnie innego mechanizmu.

Makropory definiowane są jako pory, których promień efektywny zawiera się w przedziale 100 - 200 nm. Ich powierzchnia rozwinięta wynosi ok. 0,5 - 2 m²/g i jest pomijalnie mała w porównaniu z całkowitą powierzchnią rozwiniętą adsorbentu. W procesie adsorpcji pełnią rolę kanałów transportowych, w których przemieszczają się cząsteczki analitu. Mezopory charakteryzują się promieniem efektywnym w zakresie 1,5 - 100 nm. Powierzchnia rozwinięta mezoporów wynosi ok. 20 - 70 m/g i również jest pomijalnie mała. W trakcie adsorpcji w mezoporach zachodzi mechanizm kondensacji kapilarnej. Ostatnią grupą porów są mikropory, które odgrywają największą rolę w procesie adsorpcji. Ich promień efektywny jest mniejszy od 1,5 nm, a powierzchnia rozwinięta stanowi ponad 90% całkowitej powierzchni rozwiniętej adsorbentu. Pary i gazy adsorbują w nich zgodnie z mechanizmem objętościowego zapełniania. Podane zakresy

11