الكتروريسي نانوالياف پلي اكريلونيتريل حاوي نانوذرات فريت به منظور جذب گوگرد از نفت خام

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي نساجي

كارشناسي ارشد

با توجه به رشد جمعيت جهان و پيشرفت‌هاي چشمگير فناوري، نفت خام همچنان يكي از منابع اصلي تأمين انرژي در سطح جهاني به ‌شمار مي‌رود. در سال‌هاي اخير، تمايل جهاني به استفاده از سوخت‌هاي دوست‌دار محيط زيست و تبديل نفت خام به سوخت‌هاي باكيفيت افزايش يافته است. با اين حال، مصرف مستمر سوخت‌هاي فسيلي، موجب بروز آلودگي ‌هاي زيست ‌محيطي شده است. يكي از آلاينده‌هاي اصلي موجود در نفت خام، تركيبات گوگردي است كه هم موجب كاهش كيفيت نفت و فرآورده‌هاي آن مي‌شود و هم آثار زيان‌باري بر سلامت انسان و محيط زيست دارد. از اين رو حذف تركيبات گوگردي از سوخت اهميت ويژهاي را كسب كرده است. فيلتراسيون سوخت به روش هاي متفاوتي انجام مي شود كه نوع جذبي آن در اين پروژه مورد بررسي قرار مي‌گيرد. لايه‌هاي نانوليفي با توجه به سطح ويژه بسيار بالا، بستر مناسبي براي انواعي از فيلترها به حساب مي‌آيد. به‌منظور افزايش راندمان فيلترها مي‌توان ذرات خاص را در بستر الياف قرار داد يا اينكه بستر نانوليفي فيلتر بدون يا با ذرات را فعال سازي (اكتيوه)كرد. فعالسازي توان جذب فيلتر را براي جذب تركيبات گوگردي افزايش مي دهد چون شكل گيري حفرات افزايش حجم را به همراه داشته و همزمان دسترسي تركيبات گوگردي افزايش مي‌يابد. پلي‌اكريلونيتريل به‌دليل برخورداري از خواص فيزيكي مناسب و سهولت در فرايند الكتروريسي، در موارد زيادي به عنوان بستر نانوليفي مورد استفاده قرار گرفته است. از طرف ديگر نانوذرات مغناطيسي با توجه به ويژگي هاي خود در زمينه‌هاي متنوعي به كار گرفته شده ‌اند. مطالعات كتابخانه‌اي نشان مي‌دهد كه در تحقيقات پيشين، نانوذرات مغناطيسي به‌صورت پودر براي جذب تركيبات گوگردي از سوخت، مورد استفاده قرار گرفته اند ولي به بسترهاي نانوليفي حاوي نانوذرات مغتاطيسي كمتر پرداخته شده است. از اين‌رو، هدف از انجام اين پژوهش، بررسي امكان به‌كارگيري لايه نانوليفي پلي‌اكريلونيتريل حاوي نانوذرات نيكل فريت به‌عنوان فيلتر نانوليفي براي جداسازي تركيبات گوگردي از نفت خام است. به اين منظور محلول‌هاي پلي‌اكريلو نيتريل (10درصد وزني-حجمي) حاوي درصدهاي مختلف نانوذرات نيكل فريت الكتروريسي شد. نانوالياف نهايي با آناليزهاي FE-SEM، EDS، Raman، FTIR و XRD مورد برسي قرار گرفت. نتايج FE-SEM نشان داد كه بعد از فعال سازي، نانوالياف بدون و حاوي نانوذرات نيكل فريت ساختار ليفي خود را حفظ مي‌كنند. قطر نانو الياف قبل از فعال سازي براي نانوالياف پلي‌اكريلونيتريل حاوي 0، 10 و 20 درصد نيكل فريت به ترتيب 165، 194، 204، 211 و 236 نانومتر است. بررسي‌هاي XRD نشان داد كه افزودن نانوذرات نيكل فريت تاثير محسوسي بر ريز ساختار نانوالياف پلي‌اكريلونيتريل ندارد و نانوذرات نيكل فريت قادر به تشكيل بلور در بستر نانوليفي نيستند؛ ولي بعد از فعال سازي نانوذرات توان شكل دهي بلور را (البته با فرم متفاوتي نسبت به بلور اوليه) پيدا مي كنند. آناليز FTIR حضور پيوندهاي فلز-اكسيژن را نشان داد ولي برهم كنشي بين بستر و نانوذرات نيكل فريت ديده نشد. آناليز رامان نشان داد كه آلوتروپ هاي كربني نانوليفي بدون و حاوي نانوذرات نيكل فريت، داراي عيوب قابل ملاحظه در محيط بيروني خود هستند. سطح ويژه نانوالياف بدون و حاوي 0 ، 10 و 20 درصد نيكل فريت، به ترتيب 678، 770 و 1000 متر مربع بر گرم تعيين شد. در آزمايش‌هاي مربوط به جداسازي گوگرد از سوخت بيشترين بازده فيلتراسيون براي نمونه نفت خام اصفهان4/10% اندازه گيري شد.

237524

الياف پليمري

مهندسي نساجي

دانشگاه صنعتي اصفهان