بررسي تجربي پايداري نانو سيالات پايه آبي و تأثير آن بر بهبود جذب گاز كربن دي‌اكسيد

كارشناسي ‌ارشد

امروزه با توجه به گسترش روزافزون فناوري نانو، نانو سيالات به‌عنوان سيالاتي با ضرايب انتقال جرم بالا مطرح مي‌شوند. مزيت استفاده از چنين محلول‌هايي به‌جاي محلول‌هاي عادي و پركاربرد در جذب گازهاي اسيدي در بهبود پارامترهاي مؤثر بر انتقال جرم يعني بهبود سطح انتقال و افزايش ضريب انتقال جرم مي‌باشد. با افزايش اين مقادير نه‌تنها نياز به حلال در فرآيندهاي جذب كاهش مي‌يابد، بلكه انرژي لازم جهت احيا و هزينه‌هاي ساخت اوليه واحدهاي شيميايي نيز كاهش‌يافته و اقتصاد طرح بهبود مي‌يابد. پژوهش‌هاي گذشته با بررسي انواع مختلفي از نانو سيالات، چهار مكانيسم كلي ميكروكانوكشن، اثرگريزينگ، اثر لايه هيدروديناميكي و خردايش حباب‌ها را براي توجيه بهبودهاي رخ‌داده، بدون هيچ‌گونه اثباتي پيشنهاد نموده و با بررسي تأثير غلظت نانوذره بر فاكتور بهبود جذب، افت اين فاكتور براي غلظت‌هاي بالا را گزارش نموده‌اند. پژوهش حاصل با سنتز دو نانوذره اكسيد آهن و اكسيد مس كه بيشتر موردبررسي قرار نگرفته بودند به صورتي كه خواص هندسي تقريباً نزديكي داشته باشند و نيز توزيع ذرات در سيال پايه آب مقطر توسط اعمال امواج اولتراسونيك، اثر استفاده از نانو سيالات فوق بر بهبود انتقال جرم در فرآيند جذب گاز دي‌اكسيد كربن در راكتور ناپايا نسبت به حالت سيال پايه خالص را بررسي نموده و به بررسي تأثير تغييرات غلظت نانوذره بر فاكتورهاي بهبوددهنده در هر دو نوع نانو سيالات جهت يافتن بازه بهينه براي طراحي آزمايش و نيز شناسايي دقيق و توجيه مكانيسم‌هاي بهبوددهنده انتقال جرم براي نخستين بار پرداخته است. اين بررسي به‌جز موارد فوق شامل بررسي اثر تغيير زمان اعمال امواج اولتراسونيك بر پايداري و نيز فاكتور بهبود جذب به‌نحوي‌كه نه‌تنها باعث شناسايي بازه حداكثري گردد بلكه بتواند دليلي بر اثبات ادعاهاي پيشين باشد، بوده است. با توجه به نتايج حاصل از بررسي‌هاي انجام‌شده، تأثير غلظت باعث وقوع دو پيك افزايشي در مقدار فاكتور بهبود جذب و دو پيك كاهشي بوده است كه پيك افزايش نخست مربوط به مكانيسم ميكروكانوكشن، سپس مكانيسم اثر گريزينگ، لايه هيدروديناميكي و خردايش حباب‌ها بوده و كاهش نخست ناشي از ممانعت‌هاي الكترواستاتيكي درون بالكي و كاهش نهايي ناشي از ممانعت‌ها و اثرات ويسكوز مي‌باشد. به‌طوركلي بازه بهينه براي حداكثر سازي جذب بين 002/0 الي 004/0 درصد وزني بوده و در اين بازه و در شرايط عملياتي گوناگون امكان حصول 53 و 44 درصد بهبود جذب نسبت به حالت خالص ممكن است. با توجه به نوآوري درزمينه استفاده از عامل اولتراسونيكي و تغييرات غلظتي براي شناسايي مكانيسم‌هاي بهبوددهنده انتقال جرم، اصلي‌ترين پيشنهاد براي پژوهش‌هاي آتي سنتز نانو ذرات فوق آب‌گريز جهت حداقل سازي ميكروكانوكشن و شناسايي سهم كمي پديده‌ها مي‌باشد.

192527

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي شيمي - طراحي فرايند

دكتر شاهرخ شاه حسيني - مهندس احد قائمي