عنوان پایاننامه
تهیه نانو جاذب برای جداسازی هیدروژن از متان به منظور خالص سازی هیدروژن در فرایند تجزیه کاتالیزوری متان
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندها
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1293.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 58909
- تاریخ دفاع
- ۰۸ بهمن ۱۳۹۱
- دانشجو
- هنگامه دلبری
- استاد راهنما
- حسین بهمنیار
- چکیده
- تجزیه کاتالیزوری متان(TCD) در مقایسه با فرایندهای رایج تولید هیدروژن، مانند ریفرمینگ بخار متان، روشی ساده و پاک به شمار میرود و علاوه بر هیدروژن، ساختارهای کربنی ارزشمندی همچون نانو رشته های کربنی نیز قابلیت تولید در این فرایند را دارند. درصد تبدیل این واکنش حدود 50% میباشد و گازهای باقیمانده باید جداسازی شوند. جداسازی گازها عموماً با استفاده از 3 روش PSA (بر مبنای جذب)، غشا و یا سردسازی صورت می-پذیرد که بنا بر ویژگی¬های هر یک، کاربردهای متفاوتی برای آن¬ها می¬توان متصور بود. جداسازی هیدروژن از متان در صنعت عموماً طبق روش PSA صورت می¬پذیرد. در تحقیق پیش رو، نانوجاذب مناسب برای جداسازی متان و هیدروژن طراحی و ساخته شد. به این صورت که نانوجاذب کربنی با شرایط بهینه برای جذب متان ساخته شد و عملیات اصلاح سطح با تغییر پارامترهای موثر بر فعالسازی مجدد با هیدروکسید پتاسیم انجام گرفت. پارامترهای موثر بر کنترل حفرات در ابعاد نانو بررسی گردید و اثر این تغییرات بر جذب متان و میزان جداسازی متان و هیدروژن سنجیده شد. با مهندسی حفرهها در ابعاد نانو خواص جذبی جاذب برای جذب متان بهبود یافت به صورتی که در بهترین نمونه تولید شده سطح ویژه 63% افزایش، حجم میکروحفرهها 626% افزایش یافت و اندازه حفرهها 12% کاهش یافت. در نتیجهی این تغییرات میزان جذب متان، 154% افزایش و نسبت جداسازی متان به هیدروژن، 80% افزایش یافت. سپس به منظور هیبرید کردن این نمونه با ساختارهای آلی فلزی، نمونه با استفاده از اسید نیتریک عامل دار شده و در مرحله ساخت به پایه آلی افزوده شد.نسبت جداسازی متان به هیدروژن در نمونه هیبریدی 5.5 است که نسبت به حالت پایه 23% افزایش دارد.
- Abstract
- Thermal catalytic decomposition (TCD) of methane, compared with other hydrogen producing processes is simple and produces no pollutant. The conversion of this reaction is about 50% and the remained unreacted methane should be separated from produced hydrogen. Gas adsorption seems to be a good option for gas mixture separation. Design and preparing an appropriate adsorbent is the most important step in this process. In this research suitable nano adsorbents were designed and synthesized in order to adsorb methane to separate methane from hydrogen. Carbonaceous adsorbents were prepared from walnut shells and their characteristics were modified in nano scale. Nano space engineering which was done on the adsorbents to obtain the adsorbent with high methane adsorption capacity resulted in 154% increase in methane adsorption capacity and 80% increase in methane/hydrogen separation ration in the best sample. This sample has modified features compared with the base material, such as 63% BET surface area enhancement, 626% increase in micropore volume and 12% decrease in nano pore diameter which leads to higher gas adsorption capacity.