عنوان پایان‌نامه
بررسی میزان ظرفیت جذب وانتخاب پذیری درمخلوط های گازی دوجزئی توسط نانولوله های کربنی چنددیواره
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندها
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 792.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 40240
- تاریخ دفاع
- ۲۴ دی ۱۳۸۷
- دانشجو
- منا سیروس
- استاد راهنما
- شهره فاطمی
- چکیده
- امروزه یکی از جدی‌ترین و مهمترین مسائل در زمینه محیط زیست در سطح دنیا، خارج شدن گازهای ناشی از سوختن سوخت‌های فسیلی به‌درون محیط که منجر به گرم‌شدن کره زمین می‌گردد، می‌باشد. بنابراین جهت کاهش اثر گلخانه‌ای، جداسازی دی‌اکسید کربن از متان که بخش عمده این گازها را تشکیل می‌دهد حائز اهمیت است. همچنین جداسازی متان موجود در گازهای ناشی از دفن زباله‌ها به‌عنوان منبع جدیدی برای گاز طبیعی، مورد توجه بسیاری از کشورها بوده‌است. به‌علاوه، جداسازی دی‌اکسید کربن تولیدشده در اثر فرآیند رفرمینگ از هیدروژن به‌منظور دستیابی به گاز هیدروژن خالص‌تر، از دیگر مشکلات قابل تأمل در صنعت می‌باشد. یکی از روش‌های مورد تحقیق در زمینه جذب و جداسازی گازها استفاده از نانولوله‌های کربنی به عنوان جاذب می‌باشد. در پایان‌نامه حاضر، فرآیند جذب گازهای دی‌اکسید کربن، متان و هیدروژن توسط انواع مختلفی از نانولوله‌های کربنی چندجداره به روش حجم‌سنجی مورد بررسی قرار گرفته و اثر حضور گروه‌های عاملی مختلف از جمله گروه‌های هیدروکسیل (OH) و آمینی (NH2) در مقایسه با نانولوله کربنی بدون گروه عاملی در میزان جذب این جاذب‌ها مورد مقایسه واقع شده‌است. در این راستا، پس از تهیه، نصب و راه‌اندازی اجزای سیستم آزمایشگاهی جهت جذب و ذخیره‌سازی گازها، جذب تعادلی هر یک از گازها توسط جاذب‌های مختلف به روش حجم‌سنجی اندازه‌گیری شده و گزینش‌پذیری ایده‌آل جاذب‌ها محاسبه و مورد مقایسه قرار گرفت. سپس رفتار تعادلی جاذب‌های گزینش‌پذیرتر مورد مدلسازی قرار گرفته و پارامترهای جذب برای گازهای مختلف تعیین شد. همچنین مقدار گرمای حاصل از جذب گازها توسط نانولوله عامل‌دار شده از طریق آزمایش‌ها و نیز از طریق مدل، تعیین و مقایسه گردید. در میان نانولوله‌های مورد بررسی، نانولوله عامل‌دار شده با گروه هیدروکسیل نسبت به نانولوله کوتاه‌شده و نانولوله عامل‌دار شده با گروه آمینی نسبت به نانولوله عامل‌دار شده با گروه هیدروکسیل، گزینش‌پذیری بهتری در نسبت دی‌اکسید کربن به متان از خود نشان دادند. با توجه به این امر، آزمایش‌های دینامیک جذب بر روی نانولوله عامل‌دار شده با گروه آمینی در دمای محیط انجام شد و منحنی‌های شکست مخلوط دی اکسید کربن و متان به‌دست آمد که نشان‌دهنده امکان موثر جذب و جداسازی گاز دی‌اکسید کربن از جریان گاز متان می‌باشد.
- Abstract
- Nowadays emission of gases due to combustion of fossil fuels which causes global warming is one of the most important environmental problems in all the world. Therefor for reducing the green house effect of gases, separation of carbon dioxide from methane which are the principal components of these gases is so considerable. Also separation of mehtane from landfill gases as a new source of natural gas is a suitable alternative in many countries. In addition, separation of carbon dioxide from hydrogen to achieving more purified hydrogen from reforming processes is important in chemical industries. In this research, adsorption and separation of gases on carbon nanotubes as the new adsorbents are studied. Different kinds of multi-walled carbon nanotubes were examined for the adsorption of carbon dioxide, methane and hydrogen by a volumetric adsorption apparatus. The effect of some functional groups such as Hydroxyl (OH) and Amine (NH2) group in adsorption properties of these nanotubes were investigated. After determination of the gas adsorption capacities, the ideal selectivities were determined and compared with each other. Among the studied adsorbents, the functionalized MWNT-NH2 showed the highest selectivity of CO2/CH4 and the short-MWNT showed the lowest amount of selectivity. As a result, the dynamic experiments of adsorption were carried out on MWNT-NH2 at ambient temperature and the breakthrough curves of CO2-CH4 mixture indicated posibility of the effective adsortion and separation of carbon dioxide from methane stream by this kind of adsorbent.
