مطالعه تجربي و مدل سازي جذب دي اكسيد كربن با استفاده از جاذب هايپركراس لينك بر پايه كربازول

كارشناسي ارشد

امروزه تمايل به استفاده از جاذب هاي هايپركراس لينك شده به دليل هزينه پايين و توليد در مقياس انبوه در جذب گاز دودكش، حاصل از نيروگاه هاي سوخت فسيلي افزايش يافته است. هدف از اين كار سنتز جاذب هايپركراس لينك بر پايه كربازول با استفاده از واكنش فريدل-كرافتس به منظور جذب CO2 در راكتور ناپيوسته و بهينه سازي جاذب از طريق اصلاح پس از سنتز جهت بهبود ظرفيت جذب است. مشخصات ساختاري جاذب به وسيله تكنيك هاي مختلف از جمله FTIR، BET، EDS ارائه شده است. براي بهينه سازي پارامترهاي سنتز از طراحي آزمايش با استفاده از روش سطح پاسخ استفاده شد و سه فاكتور زمان سنتز، نسبت كراس لينكر و نوع كاتالسيت به ترتيب در محدوده 18-8 ساعت، 4-1 و دو نوع كاتاليست اسيد لوئيس Fecl3 و Alcl3 به عنوان متغيرهاي ورودي و ظرفيت جذب (mg/g) و درصد جذب به عنوان پاسخ هاي فرآيند در نظر گرفته شد. شرايط بهينه عملياتي دما و فشار به ترتيب ºC25و bar5 در نظر گرفته شد. براي جاذب هايپركراس لينك شده برپايه كربازول مقدار بهينه پارامترهاي سنتز شامل زمان سنتز، نسبت كراس لينكر و نوع كاتاليست به ترتيب 2/11ساعت، 7/2 و Fecl3 به عنوان كاتالسيت بهينه و ظرفيت جذب (mg/g) 22/191 به دست آمد. علاوه بر اين، آزمايش هايي به منظور بررسي مدل هاي ايزوترمي، سينتيكي و هم چنين ترموديناميك جذب انجام شده است. براي جاذب هايپركراس لينك بر پايه كربازول، مدل ايزوترم مطابق با مدل ايزوترم هيل بوده كه نشان دهنده تعادلي بودن پيوند جذب شونده با سايت هاي جذب و تاثير متقابل سايت ها بر هم است. بررسي مدل هاي سينتيك، نشان داد كه در جاذب هايپركراس لينك بر پايه كربازول مدل سينتيكي الوويچ بهترين برازش را با داده هاي جذب CO2 داشته اند. در انتها، امكان پذيري فرايند جذب با استفاده از مدل سازي ترموديناميك بررسي شده است كه مقادير آنتالپي، آنتروپي و اختلاف انرژي آزاد گيبس به ترتيب برابر با( kj/mol) 035/15-، ( kj/mol.k)025/0- و ( kj/mol)822/7- در دماي k15/298 و bar5 به دست آمده است، كه نشان دهنده گرمازا بودن فرايند جذب و خودبخودي بودن آن مي باشد.

195061

دانشگاه علم و صنعت ايران

شبيه‌سازي و كنترل

دكتر احد قائمي