مطالعه تجربي و مدل‌سازي جذب گاز دي‌اكسيدكربن توسط نانوجاذب پايه هالوسيت اصلاح يافته آميني

دكتري تخصصي

دي¬اكسيدكربن CO2 مهم¬ترين گاز گلخانه¬اي است كه انتشار آن موجب افزايش دماي جهاني و تغييرات آب و هوايي مي¬شود. بين فناوري‌هاي مختلف جذب CO2، جاذب¬هاي جامد از كارآمدترين و مقرون‌به‌صرفه ¬ترين فرآيندها به شمار مي¬آيند. در اين پژوهش، جاذب¬هاي نانولوله‌هاي هالوسيت به عنوان جاذب¬هاي متخلخل براي جذب گاز CO2 مورد مطالعه قرار گرفت. ساختار نانوكامپوزيت¬هاي سنتز شده با آزمون¬هاي مشخصه¬ يابي (SEM، FTIR، BET، EDX و TGA) بررسي و سنتز تركيبات موردنظر تأييد گرديد. براي بهينه¬سازي شرايط عملياتي جذب از طراحي آزمايش با استفاده از روش سطح پاسخ در نرم افزار ديزاين اكسپرت استفاده شد و ظرفيت جذب در محدوده دمايي oC50~20 و در فشارهاي 9~1 بار براي دو جاذب مختلف مختلف اندازه¬گيري شد. براي تهيه جاذب با نانولوله‌هاي هالوسيت، آماده‌سازي اوليه با كلسيناسيون و شستشو با اسيد انجام گرفت كه منجر به افزايش قابل‌توجه سطح ويژه و حجم حفره¬هاي جاذب نسبت به حالت قبل از اصلاح گرديد. در مرحله بعد، بارگذاري آمين به روش آغشته¬سازي مرطوب با آمين‌هاي پلي اتيلن ايمين (PEI) و تترا اتيلن پنتامين (TEPA) انجام گرفت. به‌منظور بررسي اثر ميزان آمين در بهبود ظرفيت جذب، آمين¬هاي بكار رفته با درصدهاي وزني مختلف بارگذاري گرديدند. بالاترين ظرفيت جذب با جاذب¬هاي (IMP-30) IMSiNTs/PEI30 و EMSNTs/TEPA30 (EM-TE30) به ترتيب مقادير mmol g-1 84/7 و mmol g-1 3/9 در دماي oC20، فشار 9 بار و جاذب 30 درصد وزني آمين به-دست¬ آمد. جذب CO2 در دو مرحله شامل يك افزايش ظرفيت جذب شديد و سپس يك مرحله جذب نسبتاً كُند انجام شد. 70٪ جذب در 2 تا 3 دقيقه اول جذب اتفاق افتاد. كليه آزمون‌هاي جذب در رآكتور بستر ثابت در مدت 100 دقيقه انجام شدند. نتايج تجربي به‌دست‌آمده از آزمون¬هاي جذب با مدل‌هاي همدماي فروندليچ و مدل سينتيكي مرتبه كسري مطابقت داشتند و فرآيندها علاوه¬ بر گرمازايي، امكان-پذير، خودبخودي و بازگشت¬پذير بودند. نتايج آزمون‌هاي احياي انجام‌شده نيز روي جاذب نشان داد، نانوجاذب¬هاي هالوسيتي تهيه‌شده، از پايداري حرارتي و شيميايي بالا و برگشت‌پذيري خوب در طي چرخه جذب / دفع برخوردار هستند.

194625

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر علي ملكي - دكتر شاهرخ شاه حسيني

طراحي فرايند

دكتر احد قائمي