عنوان پایان‌نامه

تولید نانوکاتالیستی سوخت های تجدیدپذیر از زیست توده باگاس در محیط سیال فوق بحرانی



    دانشجو در تاریخ ۲۳ آذر ۱۳۹۴ ، به راهنمایی ، پایان نامه با عنوان "تولید نانوکاتالیستی سوخت های تجدیدپذیر از زیست توده باگاس در محیط سیال فوق بحرانی" را دفاع نموده است.


    رشته تحصیلی
    شیمی کاربردی
    مقطع تحصیلی
    دکتری تخصصی PhD
    محل دفاع
    کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 5918;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73254;کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 5918;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73254
    تاریخ دفاع
    ۲۳ آذر ۱۳۹۴
    دانشجو
    محمد براتی
    استاد راهنما
    احمد توسلی
    چکیده
    لینک فایل چکیده
    تولید زیست سوخت های گازی از زیست توده باگاسِ نیشکرِ ایرانی در محیط سیالات فوق بحرانیِ آب و متانول تحت اثر کاتالیست های ارتقایافته مس و روتنیوم بر پایه هایی از جنس گاما آلومینا مورد ارزیابی قرار گرفت. این فلزات توانایی بالایی در تبدیل باگاس به گاز غنی از هیدروژن در محیط آب فوق بحرانی از خود نشان دادند. ارتقاء آن ها نیز به ترتیب با مقادیر مختلف پتاسیم و روی تاثیر به سزایی بر تولید گزینش پذیرِ گاز هیدروژن داشت. کاتالیستِ بدون ارتقادهنده با 20 درصد وزنیِ مس، بیشترین مقدار گاز هیدروژن برابر با 11 میلی مول به ازای یک گرم باگاس و کاتالیست با 20 درصد وزنی مس و 2.5 درصد وزنی پتاسیم بهترین گزینش پذیری هیدروژن به مقدار 1.2 را نشان دادند. همچنین در مطالعه اثر روتنیوم، کاتالیست تهیه شده با میکروامولسیون با 5 درصد وزنی روتنیوم و 1 درصد وزنی روی، بیشترین گزینش پذیری هیدروژن برابر با 1.13 را نشان داد. برای دستیابی به زیست سوخت های مایع، از کاتالیست های مس بر پایه گاما آلومینا-منیزیم اکسید بهره گرفته شد. زیست سوخت های مورد نظر، الکل ها و اترهای سنگین بودند که هم به تنهایی قابلیت استفاده به عنوان سوخت حمل و نقلی را دارند و هم اینکه به عنوان افزودنی های سوختی مورد استفاده قرار می گیرند. تهیه زیست سوخت های مایع در دو محیط آب نزدیکِ بحرانی و مخلوط آب نزدیکِ بحرانی- متانول فوق بحرانی بررسی شد. در هر دو حالت ابتدا تاثیر مقدار مس و پس از آن تاثیر ارتقادهنده قلیایی پتاسیم ارزیابی گردید. مشخص گردید که در محیط آب نزدیکِ بحرانی، تولید الکل ها و اترهای سنگین در مقادیر بسیار کم، آن هم در حضور ارتقادهنده قلیایی ممکن است. پتاسیم میزان تبدیل کربنِ باگاس را کاهش داد لیکن در همان مقدارِ اندکِ محصول مایع تولیدی، گزینش پذیری فرایند را برای تولید الکل ها و اترها بهبود داد. بهترین گزینش پذیری برای تولید این محصولات متعلق به کاتالیست با 20 درصد وزنی مس و 7.5 درصد وزنی پتاسیم با 0.3 بود. در محیط مخلوط آب نزدیکِ بحرانی و متانول فوق بحرانی اما شرایط متفاوت بود. فرایند در عدم حضور پتاسیم نیز محصول مایع تولید نمود. ارتقا با پتاسیم، مقدار کلِ کربنِ تبدیل شده را کاهش داد، لیکن گزینش -پذیری فرایند را برای تولید الکل ها و اترها بهبود داد. در این فرایند، کاتالیست با 20 درصد مس و 5 درصد پتاسیم بهترین گزینش پذیری برای تولید محصولات مورد نظر را با مقدار 4.9 به خود اختصاص داد. کیفیت محصولات مایع تولیدی در هر دو حالت به یکدیگر شبیه بود اما از نظر کمیت، فرایندی که در حضور متانول فوق بحرانی انجام گرفت به مراتب محصولات بیشتری تولید کرد. کاتالیست های مس همگی به روش تلقیح و کاتالیست های روتنیوم به دو روش تلقیح و میکروامولسیون تهیه شدند. ویژگی سنجی کاتالیست ها با استفاده از روش های ICP، BET، TPR، XRD و TEM انجام گرفت. همچنین آنالیز عنصری باگاس، با استفاده از روش CHNS انجام شد.
    Abstract
    Renewable fuels production from Iranian sugarcane bagasse in supercritical water and supercritical methanol media in presence of Cu and Ru based catalysts was evaluated. The metals showed a very good performance for converting bagasse to a hydrogen rich gas mixture. They also were promoted with potassium and zinc, respectively. Promoted catalysts also showed a good ability to make the process to a selective one for hydrogen production. Catalysts with 20%Wt. Cu showed maximum amount of hydrogen production of 11 mmol.g-1bagasse and catalyst with 20%Wt. Cu and 2.5%Wt. K showed the best hydrogen selectivity of 1.2. In case of Ru, catalyst prepared with microemulsion with 5%Wt. Ru and 1%Wt. Zn showed maximum hydrogen selectivity of 1.13. To produce liquid fuels, Cu based catalysts were prepared on ?-Al¬2O3-MgO supports. Higher alcohols and ethers (HAE) production was the aim for this step. They can used as transportation fuels and also fuel additives. Liquid fuels production was performed in two different media of near critical water and a mixture of near critical water-supercritical methanol. Cu based catalysts were promoted with potassium and effects of metals loadings on higher alcohols and ethers production were investigated. It was demonstrated that HAE in near critical water medium from bagasse can produced only in presence of potassium promoted catalysts. Potassium reduced carbon conversion but increased HAE selectivity. The best selectivity for HAE of 0.3 was for the process in presence of 20%Wt. Cu and 7.5%Wt. K. In near critical water- supercritical methanol medium, potassium played similar roles. In this medium, gas and liquid amounts were much more than those for near critical water. It can be related to the fact that in the mixture medium there were two carbon and hydrogen sources for producing fuels. Catalyst with 20%Wt. Cu and 5%Wt. K showed the best HAE selectivity of 4.9. Cu based catalysts were prepared via impregnation method. Ru based catalysts were prepared with microemulsion and impregnation methods. Catalysts were characterized using ICP, BET, TPR, XRD and TEM.Bagasse elemental analysis was performed with CHNS technique.Keywords: Biofuel, Sugarcane bagasse, Supercritical water, Supercritical methanol, Copper, Ruthenium, Potassium, Zinc, Higher alcohols, Higher ethers, Hydrogen