شماره ركورد
33097
پديد آورنده
پوريا ياوري
عنوان
حذف كربندياكسيد با استفاده از اورگانوسيليكاهاي مزومتخلخل منظم جديد بر پايه سميكاربازيد
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي شيمي
سال تحصيل
1400
تاريخ دفاع
1403/11/29
استاد راهنما
دكتر شاهرخ شاه حسيني
استاد مشاور
دكتر محمد قربان دكامين
دانشكده
مهندسي شيمي، نفت و گاز
چكيده
با افزايش جمعيت و به دنبال آن افزايش گازهاي گلخانهاي، نياز فزاينده به راهحلهاي مؤثر براي جذب كربندياكسيد موجب توسعه مواد جاذب جديد شده است. با اين حال، توسعه جاذبهاي CO₂ كارآمد با ظرفيت بالا، پايداري و احياي مناسب، همچنان يك چالش اساسي در تحقيقات محيطي و صنعتي باقي مانده است. در ميان مواد مختلف، ارگانوسيليكاهاي مزومتخلخل منظم به دليل ساختارهاي متخلخل قابل تنظيم و قابليت عاملدار شدن، توجه زيادي را به خود جلب كردهاند. اما همچنان بسياري از PMOs گزارش شده از كارايي و جذب محدود، روشهاي سنتز پيچيده، پايداري و احياي ضعيفي رنج ميبرند. در اين مطالعه، يك ارگانوسيليكاي مزومتخلخل منظم مبتني بر سميكاربازيد (SC-PMO) براي اولين بار با استفاده از روش اصلاح شده سل-ژل سنتز شد تا عملكرد جذب CO₂ را بهبود بخشد. برخلاف PMOs ديگر، اين روش گروههاي سميكاربازيد را به طور مستقيم در چارچوب متخلخل ادغام ميكند كه كارايي جذب و تعاملات سطحي را بهبود ميبخشد. سپس عملكرد جذب CO₂ آن تحت شرايط فشار و دماهاي مختلف، ارزيابي گرديد. در اين راستا، با توجه به محدوديتهاي سيستمهاي اندازهگيري جذب موجود (نوسانات فشار، خطاي سنسورها و ...)، يك دستگاه جذب حجمي سفارشي، طراحي وساخته شد تا دقت و قابليت اطمينان اندازهگيري را افزايش دهد. سيستم جديد با استفاده از زئوليت 13X، راستي آزمايي گرديد. بدين ترتيب امكان تحليل عملكرد بسيار دقيق SC-PMO فراهم گرديد. SC-PMO در پنج دماي مختلف (25–45 درجهسانتيگراد) و فشارهاي مختلف (1–7 بار) براي ارزيابي ايزوترمهاي جذب، رفتار سينتيكي و عملكرد احيا مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج نشان ميدهند كه SC-PMO حداكثر ظرفيت جذب 2.23 ميليمول بر گرم را در فشار حدود 7 بار و دماي 25 درجه سانتيگراد به دست ميآورد، كه نشاندهنده جذب بالاتر CO₂ نسبت به جاذبهاي مشابه همچون PEI/MCM-48 (0.80 ميليمول بر گرم) و PMO-CPF-15 (0.74 ميليمول بر گرم) تحت شرايط مشابه است. فرايند جذب SC-PMO به بهترين شكل توسط مدلهاي سيپس و ردليچ-پترسون توصيف شد كه نشاندهنده يك مكانيزم تعامل سطحي ناهمگن با جذب چندلايهاي است. ارزيابيهاي سينتيكي نيز نشان داد كه مدلهاي الويچ و شبه مرتبه دوم بهترين تطابق را با فرآيند جذب دارند كه اين امر انرژي بالاي تعامل و ناهمگني سطح ماده را بيشتر تقويت ميكند. مطالعه بازيابي جاذب در ده چرخه تأييد كرد كه SC-PMO كارايي جذب خود را با تنها يك افت عملكرد جزئي (زير 5 درصد) حفظ ميكند و از بسياري از PMOs عملكردي گزارششده كه معمولاً در چرخههاي مكرر افت ظرفيت قابل توجهي را نشان ميدهند، بهتر عمل ميكند. اين يافتهها SC-PMO را به عنوان يك جاذب CO₂ رقابتي معرفي ميكنند.
تاريخ ورود اطلاعات
1403/12/11
عنوان به انگليسي
Adsorption of carbon dioxide using new periodic mesoporous organosilica based on semicarbazide
تاريخ بهره برداري
2/17/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
پوريا ياوري
چكيده به لاتين
With the increase in population and the subsequent rise in greenhouse gases, the growing need for effective solutions to capture carbon dioxide has led to the development of new absorbent materials. However, developing efficient CO₂ adsorbents with high capacity, stability, and proper regeneration remains a fundamental challenge in environmental and industrial research. Among various materials, periodic mesoporous organosilicas have attracted significant attention due to their tunable porous structures and functionalization capabilities. However, many reported PMOs still suffer from limited efficiency and adsorption, complex synthesis methods, and poor stability and regeneration. In this study, a regular mesoporous organosilica based on thiourea (SC-PMO) was synthesized for the first time using a modified sol-gel method to improve CO₂ adsorption performance. Unlike other PMOs, this method directly incorporates carbamate groups into the porous framework, enhancing adsorption efficiency and surface interactions. Then, its CO₂ adsorption performance was evaluated under different pressure and temperature conditions. Considering the limitations of existing adsorption measurement systems (pressure fluctuations, sensor errors, etc.), a custom volumetric adsorption device was designed and built to enhance the accuracy and reliability of the measurements. The new system was validated using zeolite. Thus, the possibility of a very precise performance analysis of SC-PMO was provided. SC-PMO was evaluated at five different temperatures (25–45 degrees Celsius) and various pressures (1–7 bar) to assess adsorption isotherms, kinetic behavior, and reduction performance. The results indicate that SC-PMO achieves a maximum adsorption capacity of 2.23 mmol per gram at a pressure of approximately 7 bar and a temperature of 25 degrees Celsius, which demonstrates higher CO₂ adsorption compared to similar adsorbents such as PEI/MCM-48 (0.80 mmol per gram) and PMO-CPF-15 (0.74 mmol per gram) under similar conditions. The adsorption process of SC-PMO was best described by the Sips and Redlich-Peterson models, indicating a heterogeneous surface interaction mechanism with multilayer adsorption. Kinetic evaluations also showed that the Elovich and pseudo-second-order models best fit the adsorption process, further reinforcing the material's high interaction energy and surface heterogeneity. The study of adsorbent recovery over ten cycles confirmed that SC-PMO retains its adsorption efficiency with only a minor performance drop (below 5%) and performs better than many reported functional PMOs, which typically show significant capacity loss over repeated cycles. These findings introduce SC-PMO as a competitive CO₂ adsorbent.
كليدواژه هاي فارسي
جذب سطحي كربندياكسيد , اورگانوسيليكاهاي مزومتخلخل منظم بر پايهي سميكاربازيد , دستگاه اندازه گيري جذب حجمي
كليدواژه هاي لاتين
Carbon dioxide Adsorption , Semicarbazide-based Periodic Mesoporous Organosilica (SC-PMO) , Volumetric Adsorption
Author
Pooria Yavari
SuperVisor
Dr. Shahrokh Shahhosseini