はじめに
MicroActive V6.0 および 3Flex V6.0 ソフトウェアのリリースに伴い、 理想吸着溶液理論 (IAST) を用いた多成分吸着予測が追加された。IAST は 1965 年に Myers と Prausnitz によって開発された予測技法である。これは単一成分の等温線から混合ガスの吸着挙動を予測するために使用される。V6.0 の IAST の最初のリリースは、 バイナリ吸着の予測に使用できる。IASTは、 BPLカーボン中のメタン/エタン混合物、 ゼオライトNaA中のXe/Kr混合物、 HKUST-1中のプロパン/プロピレン混合物など、 様々な二元系に対して良好な一致を示すことが証明されている (Furmaniak, et. al., pccp, 2015)。
IASTは、以下の
（Myers, Prausnitz, AIChE Journal, 1965）に記載されているいくつかの仮定に依存している。
- 吸着剤の表面は不均質である。均質な表面は理想的な挙動から逸脱しやすい。
- 吸着剤は非反応性で、互いにサイズ／形状が似ている。
- 拡散圧力の積分は、純成分等温線のこの部分に敏感であるため、純成分等温線は低い表面被覆率で正確に測定されなければならない。
実験
IAST計算は、MicroActiveでReportsを選択し、OpenNotebookを選択することで実行できます。新しいノートブックを作成する場合は、名前を入力して 開く を押します。選択したファイル名が存在しないというプロンプトが表示され、そのファイルを作成するかどうか尋ねられます。ファイルの作成が完了すると、レポート選択画面が表示され、そこで IAST CompositionReports を選択して IAST レポート・テンプレートを開くことができます。IAST レポート・ウィンドウでは、IAST の等温線を 2 つまで選択することができます。以下の等温線モデルも利用できます：VTTE、Sips、Langmuir、Dual Site Langmuir、Toth、Redlich Peterson。このノートでは、 MicroActive の新しい IAST 機能を実証するために、 3 種類のマイクロポーラスカーボンを選択しました。この研究で使用した3種類の炭素は以下の通りである：Carboxen 1018、Carboxen 1021、Carbosieve S-IIIです。分析に先立ち、サンプルはSmartVac Prepで真空下250℃に10時間加熱して活性化した。ブレイクスルー分析は、Micromeritics BTAで実施しました。サンプルは、一晩250 °Cに加熱しながら窒素フロー下で活性化した。二元破過測定は、CO2-CH4、CO2-C2H6、CH4-C2H6の50:50混合ガスからなる混合ガスフィードを用いて実施した。キャリアーガスとして窒素を使用し、破過実験の開始を決定するトレーサーガスとしてアルゴンを使用した。
結果
3Flexを用いた単一成分分析
3つの材料の単一成分等温線の結果を図1、図2、図3に示す：Carboxen1018、Carboxen1021、Carbosieve S-IIIの3つの材料の単成分等温線の結果を以下の図1、2、3に示す。
Carboxen 1018の結果を図1に示す。エタンは低圧で強い親和性を示したが、1000mbarではCO2より容量が少なかった。1000 mbarでは、CO2の吸着容量は55cm3/g STPであったが、エタンの吸着容量は40cm3/g STPに達した。メタンは最も弱い吸着種で、吸着容量は15cm3/g STPであった。
図1.CO2（オレンジ）、CH4（青）、C2H6（緑）に対するカルボクセン1018の単成分等温線。
Carboxen 1021はCarboxen 1018と同様の傾向を示したが、1000 mbarでの吸着容量はエタン（58cm3/g STP）とCO2（55cm3/g STP）で同程度であった。繰り返しになるが、メタン吸着量は1000mbarで最も低く、わずか24cm3/g STPにしか達しなかった。
図2.CO2（オレンジ）、CH4（青）、C2H6（緑）に対するカルボクセン1021の単成分等温線。
Carbosieve S-IIIはエタンに対して最も強い親和性を示し、1000mbarで90cm3/g STPの吸着容量に達した。CO2吸着量は2番目に多く（74cm3/g STP）、次いでメタン（33cm3/g STP）であった。
