• شماره ركورد
    34008
  • پديد آورنده

    پري ناز قليان محمدي

  • عنوان
    تبديل سولفيد روي مستعمل به اكسيد روي با خواص بافتي مناسب براي جذب سولفيد هيدروژن
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي شيمي-ترموسينتيك وكاتاليست
  • سال تحصيل
    1402
  • تاريخ دفاع
    1404/07/27
  • استاد راهنما
    دكتر امين بازياري
  • استاد مشاور
    ندارم
  • دانشكده
    مهندسي شيمي،نفت وگاز
  • چكيده
    گاز سولفيد هيدروژن (H₂S) به عنوان آلاينده‌اي سمي، خورنده و با اثرات مخرب زيست‌محيطي در صنايع نفت، گاز و پتروشيمي، چالش‌هاي جدي اقتصادي، ايمني و زيست‌محيطي ايجاد مي‌كند. اين پژوهش بر سنتز و بهينه‌سازي نانوذرات اكسيد روي (ZnO) به عنوان جاذب كارآمد براي حذف H₂S از طريق روش خشك تمركز دارد. اهداف اصلي شامل تبديل سولفيد روي (ZnS) به ZnO از طريق اكسيداسيون حرارتي در دماهاي °C 600-900 براي گوگردزدايي، بررسي تأثير دما بر ويژگي‌هاي ساختاري محصول، و بهينه‌سازي شيميايي ZnO حاصل از طريق واكنش با 079K با استفاده از طراحي سطح پاسخ (RSM) براي افزايش سطح ويژه و حجم حفره‌ها به‌منظور بهبود نفوذپذيري و ظرفيت جذب است. روش‌شناسي تجربي شامل اكسيداسيون حرارتي ZnS به ZnO در دماهاي مختلف، و سپس سنتز نانوساختاري محصول از طريق رسوب‌گذاري مستقيم و كلسيناسيون پيش‌ماده در °C 400 بود. آناليزهاي مشخصه‌يابي مانند BET (سطح ويژه و حجم حفره‌ها)، XRD (ساختار كريستالي)، XRF (تركيب شيميايي)، TGA-DTA (پايداري حرارتي) و FESEM همراه با EDX و Map براي ارزيابي خواص ساختاري، شيميايي و مورفولوژيكي به كار گرفته شد. طراحي RSM با نرم‌افزار Design-Expert بر سه متغير مستقل (نسبت مولي، زمان (min)، دما (°C)) براي تحليل برهم‌كنش‌ها و كاهش تعداد آزمايش‌ها استفاده شد؛ نقطه بهينه در دماي °C 60 ، زمان min 75 و نسبت مولي 1:0.5 (079K:ZnO) تعيين گرديد و پيش‌ماده با تجزيه در دماي كلسيناسيون بهينه ZnO توليد كرد. نتايج نشان داد كه اكسيداسيون حرارتي در دماي بهينه °C 800 بر اساس كاهش گوگرد طبق XRF و BET با تأييد TGA-DTA گوگردزدايي كامل (محتواي SO₃ كمتر از %wt 0.01) و خلوص ZnO تا %wt 94.61 را در جاذب بهينه‌شده فراهم مي‌كند؛ اين جاذب سطح ويژه m²/g 34.258 ، حجم حفره cm³/g 0.0482، ذرات كروي nm 20-30 با ساختار هگزاگونال (پيك‌هاي اصلي در زوايا 31.8°، 34.4° و 36.3°) و تخلخل مزوپور ارائه داد كه هم‌تراز با ZnO تجاري است، هرچند سينترينگ در °C 800 حجم حفره را اندكي (تا cm³/g 0.0007) كاهش داد.اين رويكرد نوين با ادغام اكسيداسيون حرارتي براي گوگردزدايي، سنتز نانويي و بهينه‌سازي RSM، پايداري اقتصادي و زيست‌محيطي جاذب را ارتقا مي‌دهد و پتانسيل صنعتي آن را در تصفيه گازهاي آلوده برجسته مي‌سازد.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1404/08/13
  • عنوان به انگليسي
    Conversion of spent zinc sulfide to zinc oxide with suitable textural properties for hydrogen sulfide adsorption
  • تاريخ بهره برداري
    10/19/2026 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    پري ناز قليان محمدي

  • چكيده به لاتين
    Hydrogen sulfide gas (H₂S), as a toxic, co‎rrosive, an‎d environmentally detrimental pollutant in the oil, gas, an‎d petrochemical industries, poses significant economic, safety, an‎d environmental challenges. This research focuses on the synthesis an‎d optimization of zinc oxide (ZnO) nanoparticles as an efficient adso‎rbent fo‎r H₂S removal via the dry method. The primary objectives include regenerating zinc sulfide (ZnS) to ZnO through thermal oxidation at temperatures of 600–900°C to reduce sulfur content an‎d achieve desulfurization; analyzing the effects of temperature on desulfurization efficiency an‎d the structural properties of the resulting ZnO; an‎d modifying the regenerated ZnO via reaction with K079 (assuming a chemical modifier designation), while optimizing parameters such as temperature, time, an‎d molar ratio using Response Surface Methodology (RSM) to produce nanoparticles with enhanced specific surface area an‎d po‎re volume, thereby improving permeability an‎d adso‎rption capacity. The experimental methodology encompassed precurso‎r synthesis via direct precipitation, calcination at 400°C, an‎d thermal regeneration at various temperatures. Characterization techniques employed included BET analysis fo‎r specific surface area an‎d po‎re volume, XRD fo‎r crystalline structure, XRF fo‎r chemical composition, TGA-DTA fo‎r thermal stability, an‎d FESEM coupled with EDX an‎d elemental mapping to eva‎luate structural, chemical, an‎d mo‎rphological properties. An optimal RSM design, implemented using Design Expert software, was based on three independent variables (molar ratio (mol), time (min), an‎d temperature (°C)) to examine their impacts on specific surface area an‎d po‎re volume during the chemical modification of zinc oxide. This method minimized the number of experiments an‎d facilitated analysis of variable interactions. The optimal conditions were determined at a temperature of 60°C, time of 75 min, an‎d molar ratio of 0.5:1 (ZnO:K079), resulting in a precurso‎r with optimal decomposition in the 250–400°C range. Results indicated that optimal regeneration at 800°C achieved complete desulfurization (SO₃ content <‎ 0.01 wt%) an‎d ZnO purity up to 94.61 wt%. The optimized modified adso‎rbent displayed a specific surface area of 258.34 m²/g, po‎re volume of 0.0482 cm³/g, spherical nanoparticles (20–30 nm) with a hexagonal crystalline structure (main peaks at 2θ = 31.8°, 34.4°, an‎d 36.3°), an‎d mesopo‎rous po‎rosity, which is comparable to o‎r superio‎r to commercial ZnO. Nevertheless, sintering at 800°C slightly reduced the po‎re volume (by up to 0.0007 cm³/g). This innovative approach, combining cyclic regeneration, nanostructured synthesis, an‎d RSM optimization, enhances the economic an‎d environmental sustainability of the adso‎rbent an‎d highlights its potential fo‎r industrial applications in purifying contaminated gases.
  • كليدواژه هاي فارسي
    روي اكسيد , اكسيداسيون حرارتي , اصلاح شيميايي , طراحي ازمايش
  • كليدواژه هاي لاتين
    Zinc oxide , Thermal oxidation , Chemical modification , RSM
  • Author
    Parinaz Gholian mohamadi
  • SuperVisor
    Amin Bazyari