Binarny charakter powierzchni węgla kamiennego

Abstract

Actual views on structure of coal and chemical character of its surface, taking into consideration electron-donor and electron-acceptor centers, were reviewed. The influence of the character of surface layer together with its hydrophilic sites, which are responsible for wetting of coal, was demonstrated. The number of such sites fundamentally influences the number of adsorbed water molecules and it decreases with the C content in coal. The hydrophobic fragments present on coal surface are of great importance for sorption of vapours of both aliphatic and cyclic, non-aromatic hydrocarbons. Such hydrocarbons are connected with apolar fragments of coal structure by dispersion forces. During sorption of aromatic hydrocarbons, such as benzene and its alkyl derivatives, additionally to dispersion forces, interactions with phi electrons in aromatic rings must be taken into account. Adsorbates with both apolar groups, such as alkyl radicals, and polar groups, e.g. -OH and -COOH, cannot differentiate between hydrophilic and hydrophobic centers on coal surface.

W artykule przedstawiono aktualny pogląd na budowę węgla kamiennego oraz chemiczny charakter jego powierzchni z uwzględnieniem centrów elektronodonorowych oraz elektronoakceptorowych. Wykazano wpływ charakteru powierzchniowej warstwy łącznie z jej hydrofilowymi centrami, które są odpowiedzialne za zwilżanie węgla. Liczba tych centrów w istotny sposób rzutuje na liczbę sorbowanych cząsteczek wody, która maleje wraz ze wzrostem zawartości pierwiastka C w węglu. Występujące w węglu hydrofobowe fragmenty powierzchni polimeru mają duże znaczenie w procesie sorpcji par węglowodorów zarówno alifatycznych, jak również cyklicznych niearomatycznych. Węglowodory te są wiązane z apolarną częścią struktury węgla siłami dyspersyjnymi. W procesie sorpcji węglowodorów aromatycznych, na przykład benzenu i jego pochodnych alkilowych do oddziaływań dyspersyjnych dochodzą dodatkowo oddziaływania wynikające z obecności w pierścieniach tych związków elektronów Pi. Adsorbaty posiadające w swej cząsteczce zarówno ugrupowania apolarne np. rodniki alkilowe, jak i polarne grupy, np. -OH i -COOH nie odróżniają centrów hydrofilowych od hydrofobowych obecnych na powierzchni węgla.