بررسي تجربي و مدلسازي جذب سطحي گاز نيتروژن با استفاده از جاذب زئوليتي ۴A

كارشناسي ارشد

يكي از مراحل پرهزينه در صنايع شيميايي و پتروشيمي، جداسازي است. همچنين نيتروژن به عنوان يك گاز متداول و پر كاربرد با فراواني بالا يكي از جريان هايي است كه اغلب مورد جداسازي قرار مي گيرد. در اين پژوهش ابتدا نقش نيتروژن در صنايع و فرآيند هاي شيميايي بررسي شد، و مشخص شد كه اين گاز را در برخي موارد به عنوان يك گاز پركاربرد و محصول جدا مي كنند و در مواردي ديگر آن را به عنوان يك عامل مزاحم از محصولات اصلي حذف مي نمايند. پس از معرفي انواع روش هاي جداسازي نيتروژن كه عبارت اند از غشايي، سردسازي، جذب سطحي و جذب به وسيله محلول به بسط بيشتر روش جذب سطحي پرداخته شد و مشخص شد كه پركاربرد ترين جاذب هاي سطحي در اين نوع جذب كربن هاي غربال مولكولي و همينطور زئوليت ها هستند. در اين حين انواع مدل‌هاي ايزوترم و هم خواني آن با جذب سطحي نيتروژن با استفاده از زئوليت A4 بررسي شد و مشخص شد كه عمدتا در مدل‌هاي سه پارامتري (خصوصا لانموير-فروندليچ، هيل و سيپس) ضريب همبستگي عدد 99/0 را نشان مي‌دهد. به اثر دما بر جذب پرداخته شد و مشخص گرديد كه با افزايش دما ميزان جذب در ابتدا افزايش پيدا مي‌كند سپس با افزايش انرژي جنبشي مولكول هاي گاز و فرار آن ها از درون حفرات جاذب روند جذب كاهشي است و بهينه دماي جذب در حدود C°60 (mg/g 52/43) مي‌باشد. با بررسي اثر فشار معين گرديد كه افزايش فشار با جذب رابطه مستقيم دارد و بيشينه آن در فشار هاي 1 تا 9 بار در 9 بار (mg/g 03/376) براي يك گرم زئوليت A4 و دماي C°25 اتفاق مي افتد. در بررسي اثر مقدار ماده بر شدت جذب مشخص شد وقتي مقدار ماده كمترين است شدت جذب در بيشينيه خود قرار دارد و در يك گرم زئوليت A4 و فشار 3 بار و دماي C°25، (mg/g 56/67) مقدار جذب شد. مقدار جذب در پارامتر هاي بهينه عملياتي ذكر شده برابر با mg/g 32/407 مي باشد. در بررسي ترموديناميك جذب نيتروژن مشخص شد كه اين فرآيند خود به خودي بوده و همچنين گرماگير است. در بررسي سينتيك جذب هم معين گرديد كه بهترين نتايج ضريب همبستگي (99/0) در معادله سرعت درجه دوم و همچنين معادله سرعت ريتچ اتفاق مي افتد. واژه‌هاي كليدي: جذب سطحي، نيتروژن، زئوليت A4، ايزوترم، سينتيك جذب، ترموديناميك.

192855

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي شيمي

دكتر قائمي