25758

مطالعه تجربي و مدلسازي جذب كربن دي اكسيد توسط جاذب¬هاي متخلخل تثبيت شده با حلال¬هاي يوتكتيك

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي- مدلسازي، شبيه سازي و كنترل

1397

1400/06/16

دكتر احد قائمي

دكتر شاهرخ شاه حسيني

مهندسي شيمي، نفت و گاز

با توجه به ويژگي¬هاي بيان شده براي حلال¬هاي يوتكتيك عميق شامل نقطه جوش و ظرفيت حرارتي بالا، سازگاري با محيط زيست و پيروي از اصول شيمي سبز، سنتز آسان و ارزان، اين حلال¬ها داراي پتانسيل قابل توجهي مي¬باشند، كه پيشرفت وسيع و كاربردهاي متنوع و جديدي براي آن¬ها انتظار مي¬رود. با توجه به اين موارد و اهميت حفاظت از محيط زيست، بايستي فرآيندهاي شيمي سبز و اصول مهم آن، يعني جايگزيني حلال¬هاي سبز به عنوان يك راهكار ضروري در نظر گرفته شود. از اين رو استفاده از حلال¬ يوتكتيك عميق و تثبيت آن در جهت بهبود جذب مواد متخلخلي همچون سيلسكا ژل در اين پژوهش مورد بررسي و تحقيق قرار مي¬گيرد، تا بتوان از مزيت¬هاي بيان شده براي حلا¬ل¬هاي يوتكتيك و انتخاب-پذيري و سطح ويژه¬ي بالاي مواد متخلخل به طور همزمان استفاده كرد. هدف از اين پژوهش اصلاح پايه متخلخل سيليكا ژل توسط حلال يوتكتيك (كولين كلريد + مونو اتانول آمين (ChCl MEA+))، در جهت بهبود ظرفيت جذب كربن دي اكسيد مي¬باشد. مشخصات ساختاري جاذب توسط آناليزهاي مختلفي همچون BET، FTIR و SEM بررسي شد. شرايط بهينه عملياتي دما و فشار به ترتيب 25 درجه سانتي گراد و 7 بار در نظر گرفته شدند. براي جاذب اصلاح شده مقدار بهينه جذب (mmol/g) 495/1 به دست آمد. علاوه بر اين، آزمايش¬هايي به منظور بررسي مدل¬هاي ايزوترمي، سينتيكي و همچنين ترموديناميك جذب انجام شده است. براي جاذب سيليكا ژل اصلاح شده با حلال يوتكتيك، مدل ايزوترم مطابق با مدل ايزوترم لانگموير دوتايي بوده كه نشان دهنده ماهيت ناهمگني سطح است. بررسي مدل¬هاي سينتيك، نشان داد كه براي جاذب مورد نظر مدل مرتبه كسري بهترين برازش را با داده¬هاي جذب داشته است. در انتها، امكان¬پذيري فرآيند جذب با استفاده از مدلسازي ترموديناميك بررسي شده است كه مقادير آنتالپي، آنتروپي و اختلاف انرژي آزاد گيبس در دماي 15/298 كلوين به ترتيب برابر با (KJ/mol) 77471/2-، (KJ/mol k) 00541/0- و (KJ/mol) 16224/1- به دست آمده است كه نشان¬دهنده گرمازا و خود به خودي بودن فرآيند مي¬باشد.

1400/10/05

Experimental study and modeling of carbon dioxide capture by porous adsorbents stabilized with eutectic solvents

9/7/2022 12:00:00 AM

Today, due to the excessive emission of greenhouse gases from power plants and industries, especially carbon dioxide, which have caused many problems in the life cycle and global warming, their adsorption and separation is necessary. Therefore, different methods such as absorption, adsorption, membrane and etc. have been proposed to separate carbon dioxide. Due to the stated characteristics for deep eutectic solvents including boiling point and high heat capacity, environmental compatibility and following the principles of green chemistry, easy and cheap synthesis, these solvents have significant potential. Extensive progress and various new applications are expected for them. Given these issues and the importance of environmental protection, the processes of green chemistry and its important principles, namely the replacement of green solvents should be considered as a necessary solution. Therefore, the use of deep eutectic solvent and its stabilization to improve the adsorption of porous materials such as silica gel is investigated and researched in this study, in order to determine the advantages for eutectic solvents and selection permissibility and high specific surface area of porous materials used simultaneously. The aim of this study was to modify the porous base of silica gel with eutectic solvent (choline chloride + monoethanolamine (ChCl + MEA)) to improve the carbon caoture. The structural properties of the adsorbent were investigated by various analyzes such as BET, FTIR and SEM. Optimal operating conditions of temperature and pressure were 25 ° C and 7 bar, respectively. The optimal adsorption value for the modified adsorbent was 1.495 mmol/g. In addition, experiments have been performed to investigate isothermal, kinetic, and thermodynamic models of adsorption. For the modified silica gel and silica gel, the isotherm model is consistent with the dual Langmuir isotherm model, which indicates the heterogeneity of the surface. The study of kinetic models showed that for the adsorbent, the Fractional Order model had the best fit with the adsorption data. Finally, the feasibility of the adsorption process is investigated using thermodynamic modeling. The enthalpy, entropy and ΔG at 298.15 Kelvin are -2.77471, -0.00541 and -1.16224, respectively, indicating it is exothermic and spontaneous process.

جذب كربن دي اكسيد , جذب سطحي , حلال يوتكتيك عميق , مدلسازي

Carbon Dioxide Adsorption , Adsorption , Deep Eutectic Solvent , Modeling