17368

17368

بررسي آزمايشگاهي تأثير نوع غشا بر حذف گوگرد آلي به روش الكتروشيميايي

كارشناسي ارشد

فرايندهاي جداسازي

اسفند 1395

دكتر سوسن روشن ضمير

شيمي

در اين پژوهش گوگردزدايي از تيوفن و بنزوتيوفن به روش احياء الكتروشيميايي به‌منظور مطالعه اثر غشا بر فرايند حذف گوگرد در راكتور جداشده توسط كاتاليست Pt/C موردبررسي قرار گرفت. براي تعيين پتانسيل احياء بهينه گوگرد بر روي سطح الكترود، ابتدا يك پتانسيل ثابت به محلول الكتروليت حاوي تركيب گوگردي اعمال شد و سپس از الكتروليت توسط الكترود پلاتين ولتاموگرام گرفته شد. پس از بررسي ولتاموگرام‌هاي حاصل پتانسيل 1/0- ولت، به‌عنوان پتانسيل بهينه احياء تيوفن و بنزوتيوفن انتخاب شد. به‌منظور بررسي اثر غشا بر روي فرايند گوگردزدايي از غشاي تجاري نفيان 117 و غشاي سنتزي SPEEK استفاده شد. غشاي SPEEK با درجه سولفوناسيون 65% و ظرفيت تبادل يون meq/g9/1 در آزمايشگاه تهيه شد. جهت ساخت مجموعه الكترود-غشا از ورقه كربني و كاتاليست Pt/C با بارگيري mg/cm21 استفاده شد. مجموعه الكترود- غشا نفيان و SPEEK به ترتيب در دماي °C110 و فشار 60 بار به مدت 5/2 دقيقه و دماي °C120 و فشار 90 بار به مدت 5/4 دقيقه پرس شد. راكتور غشايي از جنس پلكسي‌گلاس با حجم هر محفظه معادل 24 ميلي‌ليتر، سطح در تماس غشا با الكتروليت cm2×2 و الكترود گرافيتي فشرده طراحي و ساخته شد. در مرحله بعد گوگردزدايي از سوخت مدل حاوي ppm 386 تيوفن در راكتور غشايي با دو غشاي نفيان و SPEEK با اعمال پتانسيل احياء 7/1- ولت انجام شد و نتايج حذف 47/41 و 3/76 درصد را نشان داد. درصد حذف بنزوتيوفن از سوخت مدل حاوي ppm366 به ترتيب 33/20 و 18/25 درصد براي غشاي نفيان و SPEEK به دست آمد.

1396/03/09

1/1/1900 12:00:00 AM

In the present study, desulfurization of thiophene and benzothiophene by method of electrochemical reduction in divided reactor on Pt/C catalyst was investigated. Firstly, reduction of thiophene/benzothiophene in sulfuric acid electrolyte was investigated. In order to determining optimal reduction potential at Pt/C electrode, first a constant potential (-0.2, -0.1 and 0 volt) was applied to the electrolyte solution containing thiophene/benzothiophene and then from the electrolyte solution, a voltammogram was taken by Pt electrode. After investigation the result voltammogram, the potential of -0.1 volt was selected as the optimum reduction potential of thiophene and benzothiophene. To study the effect of membrane on Desulfurization process, two commercial membrane nafion 117 and synthesis membrane SPEEK was used. SPEEK membrane was prepared by the degree of sulfonation 65.05 percent, IEC 1.9 meq/g and proton conductivity 75 mS/cm. Carbon paper with Pt/C catalyst loading 1mg/cm2 was used in preparation of MEA. Membrane reactor made of plexiglass with a volume of 24 ml for each compartment with dense graphite electrode was designed. The membrane surface in contact with the electrolyte was 4cm2(2×2cm). In the next step, desulfurization of both model fuels that the first model fuel contains 386ppm of thiophene and the second one contains 366ppm of benzothiophene in a membrane reactor was performed. The results shows the elimination of 41.47% of Thiophene using Nafion and 76.3% using SPEEK as well as elimination of 20.33% of Benzothiophene using Nafion and 25.18% using SPEEK.