• شماره ركورد
    34126
  • پديد آورنده

    رضوانه اشراقي

  • عنوان
    تهيه و اصلاح فوم هاي فنوليك به منظور جذب بهينه دي اكسيد كربن
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي شيمي
  • سال تحصيل
    1401
  • تاريخ دفاع
    1404/07/20
  • استاد راهنما
    دكتر محمد فصيحي دستجردي و احد قائمي
  • استاد مشاور
    ندارم
  • دانشكده
    مهندسي شيمي
  • چكيده
    در اين پژوهش، بهبود عملكرد جذب دي‌اكسيد كربن (CO₂) در فوم‌هاي پليمري فنوليك (PHF) از طريق دو رويكرد مورد بررسي قرارگرفت: (1) بهينه‌سازي درصد عامل فوم‌زاي نرمال-‌پنتان و (2) اصلاح شيميايي فوم با افزودن پلي‌اتيلن‌گليكول .(PEG) بررسي‌هاي ساختاري با استفاده از روش‌هاي XRD، FTIR، BET، SEM و TGA نشان داد كه فوم‌هاي تهيه‌شده، داراي ساختارسلسه مراتب و سطح ويژه مناسب هستندكه آن‌ها را براي جذب CO₂ كارآمد مي‌سازد. در بخش نخست، اثر درصد عامل فوم‌زا، برظرفيت جذب CO₂ مورد ارزيابي قرارگرفت. نمونه حاوي phr 2 نرمال‌پنتان (PHF-2) در شرايط دماي C25° و فشار bar1، ظرفيت جذب معادل mmol/g 4/2 نشان داد. با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM) و طراحي مركب مركزي، شرايط بهينه تعيين شد و ظرفيت جذب در فشار bar 9 به mmol/g 34/7 افزايش يافت. تحليل ايزوترم جذب نشان داد كه مدل فروندليچ بهترين برازش را دارد و جذب از نوع فيزيكي، چندلايه‌اي و روي سطحي ناهمگن است. مدل سينتيكي مرتبه كسري نيز با داده‌ها بيشترين انطباق را داشت و بيانگر پيچيدگي فرآيند جذب و مسيرهاي واكنشي چندگانه جذب بود. بررسي ترموديناميكي نشان داد فرآيند جذب گرمازا و خودبه‌خودي است. درآزمون گزينش‌پذيري، فوم PHF-2 تمايل بالاتري براي جذب CO₂ نسبت به N₂ از خود نشان داد كه ناشي از قطبش‌پذيري بيشتر و گشتاور چهارقطبي CO₂ بود. پس از 10 چرخه جذب و احيا، تنها 11% كاهش در ظرفيت جذب مشاهده شد كه بيانگر پايداري بالاي فوم است. در بخش دوم، اصلاح شيميايي با افزودن 4% درصد وزني PEG انجام شد كه منجر به افزايش چشمگير ظرفيت جذب شد؛ به‌طوري‌كه در دماي C25° و فشار bar1، ظرفيت از 31/3 بهmmol/g 43/8 افزايش يافت (بهبود حدود 40%). مدل فروندليچ همچنان بهترين تطابق را داشت و جذب فيزيكي وشيميايي چندلايه‌اي تأييد شد. مدل سينتيكي مرتبه كسري و تحليل ترموديناميكي نيز به ترتيب رفتار پيچيده وگرمازاي فرآيند را نشان دادند. علاوه بر اين، فوم‌هاي اصلاح‌شده پايداري حرارتي و قابليت بازيافت بالايي داشتند. درآزمون گزينش‌پذيري، نمونه PHF/4%PEG در دماي C25° و فشارbar1، انتخاب‌پذيري %23/10 را نشان داد كه %25/17 بالاتراز فوم اصلاح‌نشده بود و با افزايش فشار تا 23% نيز بهبود يافت. پس از 10 چرخه، كاهش ظرفيت جذب براي نمونه‌هاي PHF و PHF/4%PEG به ترتيب 11% و %6/9 بودكه در نتيجه، پايداري عالي اين جاذب‌ها را تأييد مي‌كند. در مجموع، نتايج نشان مي‌دهدكه بهينه‌سازي ساختار فوم فنوليك و اصلاح آن با PEG به طور مؤثر عملكرد جذب، گزينش‌پذيري و پايداري چرخه‌اي فوم‌ها را بهبود داده و آن‌ها را به گزينه‌اي مناسب براي كاربردهاي صنعتي در جذب CO₂ تبديل كرده است
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1404/09/13
  • عنوان به انگليسي
    ‪Preparation an‎d modification of phenolic foams for optimal carbon dioxide adsorption‬
  • تاريخ بهره برداري
    10/12/2026 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    رضوانه اشراقي

  • چكيده به لاتين
    In this study, the improvement of CO₂ adsorption performance in phenolic polymer foams (PHF) was investigated through two approaches: (1) optimizing the percentage of the normal-pentane foaming agent an‎d (2) chemically modifying the foam by adding polyethylene glycol (PEG). Structural investigations using XRD, FTIR, BET, SEM, an‎d TGA methods showed that the prepared foams have a hierarchical structure an‎d suitable specific surface area, making them efficient for CO2 adsorption. In the first part, the effect of the foaming agent percentage on the CO₂ adsorption capacity was eva‎luated. The sample containing 2 phr normal-pentane (PHF-2) showed an adsorption capacity of 2.4 mmol/g at a temperature of 25°C an‎d a pressure of 1 bar. Using the response surface methodology (RSM) an‎d central composite design, optimal conditions were determined, an‎d the adsorption capacity increased to 7.34 mmol/g at a pressure of 9 bar. The adsorption isotherm analysis showed that the Freundlich model has the best fit, an‎d the adsorption is physical, multilayer, an‎d on a heterogeneous surface. The fractional-order kinetic model also had the best fit with the data, indicating the complexity of the adsorption process an‎d multiple reaction pathways of adsorption. Thermodynamic studies showed that the adsorption process is exothermic an‎d spontaneous. In the selec‎tivity test, PHF-2 foam showed a higher tendency to adsorb CO₂ compared to N₂, which was due to the higher polarizability an‎d quadrupole moment of CO₂. After 10 adsorption an‎d regeneration cycles, only an 11% decrease in adsorption capacity was observed, indicating the high stability of the foam. In the second part, chemical modification was performed by adding 4% by weight of PEG, which led to a significant increase in adsorption capacity; such that at a temperature of 25°C an‎d a pressure of 1 bar, the capacity increased from 3.31 to 8.43 mmol/g (approximately 40% improvement). The Freundlich model still had the best fit, an‎d multilayer physical an‎d chemical adsorption was confirmed. The fractional-order kinetic model an‎d thermodynamic analysis also showed the complex an‎d exothermic behavior of the process, respectively. In addition, the modified foams had high thermal stability an‎d recyclability. In the selec‎tivity test, the PHF/4%PEG sample showed a selec‎tivity of 10.23% at a temperature of 25°C an‎d a pressure of 1 bar, which was 17.25% higher than the unmodified foam, an‎d improved by up to 23% with increasing pressure. After 10 cycles, the decrease in adsorption capacity for PHF an‎d PHF/4%PEG samples was 11% an‎d 9.6%, respectively, which confirms the excellent stability of these adsorbents. Overall, the results show that optimizing the structure of phenolic foam an‎d modifying it with PEG effectively improves the adsorption performance, selec‎tivity, an‎d cyclic stability of the foams, making them a suitable option for industrial applications in CO₂ adsorption.
  • كليدواژه هاي فارسي
    واژه‌هاي كليدي: جذب سطحيCO2، فوم فنوليك، پلي اتيلن گليكول، ساختار مزو-ميكرو، روش سطح پاسخ
  • كليدواژه هاي لاتين
    Keywords: Adsorption, Carbon dioxide, Phenolic foam (PHF), Polyethylene glycol (PEG), Meso-micro porous structure, Response Surface Methodology (RSM)
  • Author
    Rezvaneh Eshraghi
  • SuperVisor
    Mohammad fasihi, Ahad ghaemi