مطالعه‌ي آزمايشگاهي و نظري جذب گازهاي گلخانه‌اي با محلول‌هاي هيدروكسيدي (حذف دي‌اكسيدكربن)

كارشناسي ارشد

در اين پژوهش با توجه به پتانسيل بالاي جاذب‌هاي هيدروكسيدي، جذب دي‌اكسيدكربن با استفاده از دو محلول آبي هيدروكسيدسديم و هيدروكسيدپتاسيم، به شكل آزمايشگاهي و تئوري مورد مطالعه قرار گرفته‌است. آزمايش‌هاي جذب كه با نرم‌افزار طراحي آزمايش با روش سطح پاسخ (RSM) و براساس طرح مركب مركزي (CCD) طراحي شده‌اند، در يك راكتور بسته، در محدوده دماي ̊C 65-25، فشار bar 6-2 و غلظت mol/lit 21/1-31/0 انجام شده‌اند. بارگيري و درصد جذب دي‌اكسيدكربن به‌ترتيب در محلول آبي هيدروكسيدسديم در محدوده‌ي 98/0-45/0 و 93/72%-47/11% و در محلول آبي هيدروكسيدپتاسيم در محدوده‌ي 06/1-49/0 و 99/74%-85/12% به‌دست آمده‌است. براي آناليز نتايج از مدل چندجمله‌اي درجه دو توسط RSM استفاده شده‌است. همچنين براي يافتن ماكزيمم مقدار بارگيري و درصد جذب دي‌اكسيدكربن تحت شرايط بهينه، بهينه‌سازي عددي براي هر كدام از حلال‌ها انجام شده‌است. اين مقادير براي حلال هيدروكسيدسديم به‌ترتيب برابر 79/0 و 2/27% و براي حلال هيدروكسيدپتاسيم به‌ترتيب برابر 78/0 و 8/28% تخمين زده‌شد‌ه‌است. با مقايسه‌ي عملكرد دو جاذب، ميزان بارگيري و درصد جذب جاذب هيدروكسيدپتاسيم در اكثر نقاط كمي بيش‌تر از جاذب هيدروكسيدسديم به‌دست آمد. براي يافتن غلظت اجزا در مايع در طول جذب، مدل‌سازي ترموديناميكي با مدل پيتزر انجام شده‌است كه در آن معادلات غيرخطي تعادل واكنش‌هاي شيميايي، موازنه‌ي بار و جرم، به‌طور هم‌زمان با روش نيوتن رافسون در نرم‌افزار متلب حل شده‌اند و مشاهده شد كه غلظت گونه‌هاي موجود در فاز مايع با روندي مشابه مطالعات قبلي، در طول فرآيند جذب تغيير مي‌كنند. با اضافه كردن معادلات تعادل فازي، غلظت آب و دي‌اكسيدكربن در فصل مشترك و در لحظه‌ي تعادل محاسبه شد و همچنين ميزان بارگيري دي‌اكسيدكربن تعادلي نيز محاسبه شد و با مقدار تجربي آن مقايسه شد كه خطاي نسبي در نقاط مدل‌سازي شده براي هر دو حلال در محدوده‌ي 24%-11% به‌دست آمد. در اين مطالعه ميزان بارگيري به دست آمده در بيش‌تر آزمايشات پايين‌تر از يك به‌دست آمده است و امكان كمي براي بررسي صحت مدل‌سازي در بارگيري‌هاي بالاتر از يك وجود داشت اما با مدل‌سازي چند آزمايش با بارگيري‌هاي بين 1 تا 5/1 خطاهاي نسبي 2/8%، 8/7% به‌دست آمد كه نشان‌دهنده‌ي اين است كه در اين محدوده ميزان خطاي نسبي مدل‌سازي ترموديناميكي به شكل قابل توجهي پايين‌تر است و نتايج حاصل از مدل‌سازي از دقت مناسبي برخوردارند.

193427

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر احد قائمي

طراحي فرايندها

دكتر منصور شيرواني