Zmiany kinetyki procesów sorpcji/dyfuzji w układzie węgiel-metan wywołane zmianami temperatury i ciśnienia

sorpcja metanu, kinetyka sorpcji, współczynnik dyfuzji, model uniporowy

W artykule przedstawiono wyniki pomiarów kinetyki adsorpcji metanu na węglu wykonane metodą grawimetryczną. Rejestracja czasowych zmian sorpcji metanu na węglu oraz wykorzystanie uniporowego modelu dyfuzji pozwoliło na wyznaczenie współczynników dyfuzji metanu na węglu w temperaturach od 291 K do 331 K i przy ciśnieniach do 1,7 MPa. Wyniki pokazują, że wartość współczynnika dyfuzji rośnie ze wzrostem temperatury. Zależność pomiędzy temperaturą a współczynnikiem dyfuzji wydaje się być liniowa. Badania desorpcji wykonane w warunkach takich jak pomiar sorpcji pokazały, że przy niższych ciśnieniach sorpcja jest procesem przebiegającym szybciej. Różnice w kinetykach zanikają przy ciśnieniu około 1,3 MPa. Wartość współczynnika dyfuzji zależna jest również od ciśnienia równowagowego, co wskazuje, że współczynnik ten nie jest stałą materiałową układu węgiel-gaz. W pracy przypomniano również rozważania Timofeewa na temat współczynnika dyfuzji. Autor ten wiąże współczynnik dyfuzji z liniową izotermą Henry’ego. Wyniki pokazują, że współczynnik dyfuzji według koncepcji Timofeewa charakteryzuje się mniejszą zmiennością wywołaną zmianami ciśnienia w porównaniu z koncepcją Crank’a. W temperaturach powyżej 311 K współczynnik dyfuzji według Timofeewa wydaje się być niezależny od ciśnienia.