30914

مطالعه جاذب هاي پايه پلي آنيليني براي جذب و سنجش گاز كربن دي اكسيد

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي

1400-1402

1402/11/28

دكتر احد قائمي

------------------

مهندسي شيمي، نفت و گاز

يكي از چالش¬هاي بزرگي كه امروزه جوامع جهاني با آن روبرو است، كنتر ل، اندازه¬گيري و جلوگيري از انتشار گاز گلخانه¬اي كربن دي اكسيد است كه باعث گرمايش زمين و پيامدهاي بسياري شده است. لذا محققان بسياري براي اين مشكل راه كارهاي متنوعي ارائه نمودند كه يكي از اين راه كارها جذب و ذخيره سازي كربن دي اكسيد است. براي جذب سطحي نياز به وجود جاذب مي¬باشد لذا پژوهشگران زيادي درحال توسعه و بررسي انواع جاذب¬ها مي¬باشند. در اين پژوهش دو پليمر پلي¬پيرول و پلي¬آنيلين براي اين منظور ساخته شدند. رفتار جذبي و حسگري اين دو پليمر براي كربن دي اكسيد بررسي شد. براي جذب سطحي اين دو پليمرها آزمايش¬هايي در محدوده¬ي دمايي 25-65 درجه¬ي سانتي گراد و محدوده¬ي فشاري 1 تا 9 بار انجام گرفت. پلي¬آنيلين در شرايط بهينه¬ي محاسبه شده يعني دماي 25 درجه¬ي سانتي گراد و فشار 209/5 بار مقدار 897/5 ميلي مول كربن دي اكسيد بر گرم پلي¬آنيلين را جذب نمود. پلي¬پيرول در شرايط بهينه¬ي محاسبه شده يعني دماي 25 درجه¬ي سانتي گراد و فشار 897/5 بار مقدار 491/7 ميلي مول كربن دي اكسيد بر گرم پلي¬پيرول را جذب نمود. پلي¬آنيلين در آزمايش چرخه پذيري جذب 62/84 درصد جذب اولين چرخه را در چرخه¬ي پنجم و پلي¬پيرول 66/77 درصد جذب اولين چرخه را در چرخه¬ي پنجم از خود نشان داد. هر دوي اين پليمرها از سينتيك كسري و ايزوترم سيپس پيروي نمودند و بررسي تروموديناميكي آ¬ن¬ها جذب فيزيكي را نشان داد. براي آزمايش حسگري اين دو پليمر لايه¬ي نازكي از آن¬ها با روش پليمريزاسيون سطحي ساخته شد. درصد پاسخ لايه¬ي نازك پلي¬آنيليني 49/29 درصد به كربن دي اكسيد خالص و درصد پاسخ لايه¬ي نازك پلي¬پيرول به كربن دي اكسيد خالص 45/10 درصد به كربن دي اكسيد خالص مشاهده شد. هردوي اين پليمرها به خوبي توانستند غلظت¬هاي مختلف از كربن دي اكسيد را مورد سنجش قرار دهند. پاسخ فيلم نازك پلي¬آنيلين با تغييرات غلظت روندي خطي با ضريب همبستگي 9846/0 و براي فيلم نازك پلي¬پيرول ضريب همبستگي 988/0 را نشان داد. دماي بهينه¬ي عملكرد لايه¬ي نازك پلي¬آنيلين براي حسگري 35 درجه¬ي سانتي گراد و براي فيلم نازك پلي¬پيرول 55 درجه¬ي سانتي گراد اندازه¬گيري شد. زمان پاسخ و زمان احياء براي پلي¬آنيلين 752 و 4/26 ثانيه به ترتيب و براي پلي¬پيرول 4/70 و 76 ثانيه به ترتيب براي كربن دي اكسيد خالص بدست آمد. هردوي اين پليمرها خواص اميدواركننده¬اي براي جذب و سنجش كربن دي اكسيد از خود نشان دادند.

1403/03/02

Experimental study of polyaniline based adsorbents for adsorbing and sensing carbon dioxide gas

3/19/2025 12:00:00 AM

One of the major challenges that the global community is facing today is to control, measure and prevent the emission of carbon dioxide greenhouse gas, which has caused global warming and many consequences. Therefore, many researchers have provided various solutions for this problem, one of these solutions is the adsorption and storage of carbon dioxide. For adsorption, an adsorbent is needed, so many researchers are developing and investigating various types of adsorbents. In this study, two polymers, polypyrrole and polyaniline, were synthesized for this purpose. The adsorption and sensing behavior of these two polymers for carbon dioxide was investigated. For carbon dioxide adsorption of these two polymers, experiments were conducted in the temperature range of 25-65 degrees Celsius and the pressure range of 1 to 9 bar. Polyaniline adsorbed the amount of 5.01 mmol of carbon dioxide per gram of polyaniline in the temperature of 25 degrees Celsius and pressure of 5.209 bar as calculated optimal conditions. Polypyrrole adsorbed 7.491 mmol of carbon dioxide per gram of polypyrrole in the temperature of 25 degrees Celsius and pressure of 5.897 bar as calculated optimal conditions. Polyaniline showed 84.62% adsorption of the first cycle in cycle five and polypyrrole showed 77.66% absorption of the first cycle in cycle five in the cyclability test. Both of these polymers followed fractional kinetics and Sips isotherm, and their thermodynamic study showed physical adsorption. To test the sensing of these two polymers, a thin layer of them was made by surface polymerization. The response percentage of polyaniline thin film was 29.49% to pure carbon dioxide and the response percentage of polypyrrole thin film to pure carbon dioxide was 10.45%. Both of these polymers were able to measure different concentrations of carbon dioxide. The response of polyaniline thin film with changes in concentration showed a linear trend with a correlation coefficient of 0.9846 and for polypyrrole thin film the correlation coefficient was 0.988. The optimum operating temperature of polyaniline thin film for sensing was 35°C and for polypyrrole thin film 55°C. Response time and recovery time for polyaniline were 752 and 26.4 seconds, respectively, and for polypyrrole, 70.4 and 76 seconds, respectively, for pure carbon dioxide. Both of these polymers showed promising properties for adsorbing and measuring carbon dioxide.

پلي آنيلين , پلي پيرول , جذب , كربن دي اكسيد , حسگر

polyaniline , polypyrrole , adsorption , carbon dioxide , sensor

amirsoheil foroughi

ahad ghaemi