15708

15708

جداسازي دي‌اكسيد‌كربن از مخلوط گازي دي‌اكسيدكربن و نيتروژن با استفاده از جاذب كربني تلقيح شده

كارشناسي ارشد

طراحي فرآيندهاي جداسازي

بهمن ماه 1394

بهمن ماه 1394

دكتر احمد رهبر

دكتر محمد حسن وكيلي

شيمي

چكيده گاز دي اكسيد كربن (CO2) در اتمسفر نقش مؤثري در ايجاد پديده گلخانه‌اي دارد؛ به طوري كه امروزه جداسازي آن يكي از مسائل روز و مورد بحث در محافل علمي و سياسي است. از اين رو در اين پژوهش سعي شده كه راهكارهايي ارائه گردد تا با توليد بهترين ماده كربني از نوع غربال مولكولي كربني (CMS)، گام‌هايي در صدد جداسازي CO2 از مخلوط گازي N2/CO2 برداشته شود. در اين پژوهش مخلوط فشرده شده كربن فعال و قير قطران زغال‌سنگ به عنوان ماده اوليه تحت فرآيند تلقيح نيترات‌هاي فلزي و سپس فرآيند كربنيزاسيون در شرايط مختلف قرار گرفت. نيترات‌هاي فلزي به عنوان كاتاليزور كراكينگ بنزن در فرآيند لايه نشاني بخار شيميايي (CVD) مورد استفاده قرار گرفت. پس از فرآيند كربنيزاسيون، نمونه‌ها تحت فرآيند CVD با شرايط مختلف قرار گرفتند. از لحاظ مقدار جذب، نمونه‌هاي فاقد نيترات فلزي و از لحاظ نسبت ظرفيت جذب CO2 به N2، نمونه‌هاي حاوي نيترات كبالت بهترين نتايج را ارائه دادند. با بررسي مشخصات ساختاري نمونه‌ها مشخص گرديد كه مقدار جذب تعادلي CO2 با حجم ميكروحفرات بسيار ريز رابطه مستقيم دارد. همچنين عملكرد جداسازي نمونه‌ها از طريق تحليل توزيع اندازه حفرات آن‌ها مورد بررسي قرار گرفت و رفتار غربال‌هاي مولكولي كربني توسط مفهوم شعاع بحراني توجيه گرديد. در مورد جذب تعادلي، نمونه حاوي كبالت از ظرفيت جذب mg/g 35/37 و نسبت ظرفيت جذب CO2 به N2 برابر با 63/24 در دماي 25 درجه سانتي‌گراد و فشار 1 بار برخوردار بود. علاوه بر تحليل داده‌هاي جذب تعادلي، عملكرد نمونه‌هاي منتخب در جذب سينتيكي تجزيه و تحليل شد و مشخص گرديد كه هرچقدر ميكروحفرات بسيار ريز در نمونه بيشتر باشند، سينتيك جذب كمتر و انتخاب‌پذيري سينتيكي بيشتر خواهد بود؛ كه دليل آن ممانعت بيشتر در برابر نفوذ مولكول‌هاي جذب‌شونده (به خصوص N2) است. تأثير پارامترهاي مختلف در فرآيندهاي كربنيزاسيون و CVD بر روي مقدار جذب CO2 و نسبت ظرفيت جذب CO2 به N2 نيز بررسي شد و عمليات بهينه‌سازي بر روي هريك از پارامترها انجام گرفت. واژه‌هاي كليدي: دي‌اكسيدكربن، جاذب كربني، تلقيح شيميايي، لايه‌نشاني بخار شيميايي.