عنوان پایان‌نامه
جذب سطحی دی اکسید کربن توسط نانولوله های کربنی اصلاح شده
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1395.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 61410
- تاریخ دفاع
- ۰۸ دی ۱۳۹۲
- دانشجو
- نرگس امیدفر
- استاد راهنما
- سید حامد موسوی
- چکیده
- گازهای ناشی از احتراق سوخت‌های فسیلی بخش عمده انتشارات جهانی دی اکسید کربن را تشکیل می‌دهند و جداسازی دی اکسید کربن از گازهای دودکش به دلیل اثرات زیان‌بار زیست محیطی آن به عنوان یکی از نگرانی‌های جوامع انسانی مطرح شده است. هدف از مطالعات صورت گرفته تلاش برای یافتن جاذبی بهینه به منظور جداسازی دی اکسید کربن در شرایط گاز دودکش می‌باشد. در همین راستا ابتدا به بررسی میزان جذب از جریانی حاوی %5 دی اکسید کربن (رقیق شده با گاز آرگون) در دمای c° 70 و فشار اتمسفریک پرداخته می‌شود. جاذب‌های مورد بررسی سه قطر متفاوت از نانولوله‌های کربنی چند دیواره (کوچک‌تر از nm8،nm 40-20 و nm50-30) و نانولوله کربنی تک دیواره می‌باشند. از میان این جاذب‌ها نانولوله کربنی چند دیواره با قطر 50-30 نانومتر به دلیل زیاد شدن تعداد دیواره‌ها با بزرگ‌تر شدن قطر نانولوله و در نتیجه افزایش سایت‌های جذب، بیشترین میزان جذب (mg CO2 adsorbed/g adsorbent 29/65) را به خود اختصاص داد. در ادامه به منظور بهبود ظرفیت جذب با استفاده از فرآیند عامل‌دار سازی به روش ذوب اوره گروه‌های عاملی آمین روی سطح نانولوله با قطر کوچک‌تر از nm 8 نشانده می‌شوند و تأثیر میزان بارگذاری نیز مورد بررسی قرار می‌گیرد. نتایج حاکی از بهبود ظرفیت جذب و ارتقاء آن از 92/53 به mg/g 13/64 به دلیل به وجود آمدن سایت‌های جذب شیمیایی پس از عامل‌دار سازی می‌باشد. در پایان نیز سینتیک جذب مورد بررسی قرار گرفته و سه مدل سینتیکی شبه درجه اول، شبه درجه دوم و مدل آورامی بر منحنی‌های سینتیک و همچنین مدل دینامیکی یون- نلسون بر منحنی شکست جاذب‌هابرازش می‌شوند. از میان این مدل‌ها مدل آورامی و یون- نلسون تطابق قابل قبولی را با داده‌های حاصل از جذب نشان می‌دهند.
- Abstract
- Gases formed by the combustion of fossil fuels are the main part of global emissions including carbon dioxide. Separation of carbon dioxide from other flue gases has considered as one of the human concerns, due to its destructive effects on environment. Trying to find the optimal adsorbent to capture carbon dioxide from flue gas is the aim of this study. In this regard, at first the amount of adsorption is studied from a flow of %5 carbon dioxide (diluted with argon) at a temperature of 70 °c and atmospheric pressure. Studied adsorbents are including multi-walled carbon nanotube with three diameters (less than 8 nm, 20-40 nm and 30-50 nm) and single-walled carbon nanotube. Among these adsorbents, multi-walled carbon nanotube with the diameter of 30-50 nm achieved the highest adsorption capacity (65.29 mg CO2/g adsorbent) thanks to increasing the number of walls through the increase of diameter, contributing an increase in adsorption sites after functionalization with urea. Furthermore, in order to improve adsorption capacity, amino functional groups were attached to the surface of adsorbent with the diameter of less than 8 nm by urea melt method, and the impact of loading duration is also examined. Results demonstrated that the adsorption capacity improves from 53.92 to 64.13 mg/g due to the creation of chemical adsorption sites. Finally, adsorption kinetics was also studied. Three kinetic models i.e. pseudo-first order, pseudo-second order and Avrami model fitted to kinetic curves. Yoon-Nelson dynamic model fitted to breakthrough curve of adsorbents.Among these models, Avrami and Yoon-Nelson models showed acceptable results compared with the adsorption data.
