مطالعه تجربي جذب دي‌اكسيد كربن در محلول هاي بر پايه آمين در حضور ذرات پليمري هايپركراس لينك شده

دكتري

حلال‌هاي يوتكتيك عميق نسل جديدي از حلال‌هاي سبز است كه به دليل خواص مطلوب، پايداري خوب و ويژگي‌هاي سازگار با محيط زيست، به عنوان گزينه اي اميدواركننده براي جذب دي اكسيد كربن بررسي مي شود. در اين رساله، حلال هاي تركيبي جديدي برپايه Deep Eutectic Solvents (DESs) براي جداسازي دي اكسيد كربن از گاز دودكش شبيه سازي شده، توسعه يافته است. حلال هاي يوتكتيك عميق: Choline Chloride-Monoethanolamine (ChCl-MEA)، Glyceline و Glyceline فعال شده با پيپرازين در محدوده 10 تا 30 درصد وزني به حلال آبي Diethanolamine (DEA) اضافه شد و عملكرد جذب حلال هاي تركيبي DEA – DES حاصل از نقطه نظر حلاليت و انتقال جرم مورد مطالعه قرار گرفت. مطالعات هيدروديناميكي نشان داد كه افزودن DES قطر حباب ميانگين ساتر را كاهش مي دهد. نتايج آزمايش هاي جذب نشان داد كه جايگزيني جزيي آب با ChCl-MEA يا Glycelinفعال شده با پيپرازين ظرفيت جذب دي اكسيد كربن، زمان موثر، فاكتور افزايش و ضريب كلي انتقال جرم را افزايش مي دهد. در مقابل تحت شرايط عملياتي مورد مطالعه، با افزايش غلظت Glyceline در حلال فاكتور افزايش و ضريب كلي انتقال جرم كاهش مي يابد، اگرچه ميزان حلاليت تقريبا بدون تغيير باقي مي ماند. همچنين، آزمون طيف سنجي رزونانس مغناطيس هسته‌ براي شناسايي گونه هاي حاوي كربن در حلال هاي مورد مطالعه قبل و بعد از جذب دي اكسيد كربن به كار گرفته شد. در نهايت، اندازه‌گيري‌هاي وزن سنجي حرارتي نشان مي‌دهد كه حلال هاي يوتكتيك مبتني بر گليسرول، حلال‌هاي تركيبي پايدارتري را با قابليت احيا ايجاد مي‌كند. حلال هاي تركيبي در فشارهاي عملياتي پس از احتراق و همچنين حلال هاي با خواص ترموديناميكي مطلوب كه انرژي لازم جهت احياي آن ها به-ميزان قابل توجهي پايين است، معمولا محدود به سرعت هاي آهسته واكنش با دي اكسيد كربن است. بنابراين در اين پژوهش، شبكه هاي پليمري هايپركراس لينك شده جهت ارتقاي سرعت جذب دي اكسيد كربن در اين دسته از حلال هاي بر پايه آمين معرفي مي شود. چهار شبكه پليمري بر پايه مونومرهاي بنزن (HCP-B)، پلي استايرن (HCP-S)، بنزيل كلرايد (HCP-BC) و كربازول (HCP-C) ساخته و عملكرد آن ها در حلال هاي آبي Methyldiethanolamine (MDEA) و حلال هاي تركيبي DEA – Glycerol بررسي شده است. افزودن HCP-B و HCP-S به حلال آبي MDEA سرعت متوسط جذب دي اكسيد كربن را به-ترتيب 130 و 253 درصد افزايش داد. همچنين كارايي شبكه HCP-B در ارتقاي جذب در محدوده دمايي 25 تا 80 درجه سلسيوس و در غلظت هاي 2، 3 و 4 مولار MDEA مطالعه شد. نتايج بيان گر افزايش سرعت جذب در حضور پليمر در كل محدوده بررسي شده است. علاوه بر اين، نتايج آزمون طيف سنجي رزونانس مغناطيس هسته‌ اثر ارتقادهنگي شبكه هاي پليمري را بر جذب تاييد مي كند و مكانيزم احتمالي مورد بررسي قرار گرفت. بعلاوه، حلال هاي دوغابي DEA – Glycerol – HCP با هدف معرفي جاذب هايي كارآمد براي جذب پس از احتراق بررسي شده است. HCP-B، HCP-S، HCP-BC و HCP-C با هدف افزايش سرعت جذب در فشار جزيي هاي پايين دي اكسيد كربن به حلال هاي نيمه آبي DEA – Glycerol افزوده شد؛ در ميان شبكه هاي مطالعه شده، HCP-C بهترين عملكرد را از خود نشان داد. نتايج نشان داد كه با افزايش غلظت گليسرول، غلظت دي اتانول آمين و دبي جريان گاز اثر ارتقادهندگي HCP-C بر سرعت جذب افزايش مي يابد.

210734

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر شاهرخ شاه حسيني

مهندسي شيمي

دكتر احد قائمي