عنوان پایان‌نامه
پیش بینی انحلال پذیری کربن دی اکسید در محلول های بر پایه آمین بر اساس روش QSPR
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی – فرآوری و انتقال گاز
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1382.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 60978
- تاریخ دفاع
- ۰۱ بهمن ۱۳۹۲
- دانشجو
- محمدرضا مومنی
- استاد راهنما
- سیاوش ریاحی
- چکیده
- پدیده گرمایش جهانی یکی از نگرانی¬های بین المللی است که عموما بر اثر افزایش غلظت دی اکسید کربن و دیگر گازهای گلخانه ای در اتمسفر زمین، بوجود می¬آید. بسیاری از تکنولوژی¬ها، روش-های متفاوتی را برای کاهش انتشار دی اکسید کربن براساس حلال¬های احیاپذیر بر پایه آمین ارائه داده¬اند. به منظور افزایش بازدهی و اقتصادی¬تر کردن فرآیندهای جذب دی اکسید کربن برپایه آمین، لزوم پژوهش¬های گسترده¬تری در زمینه¬های مدل¬سازی و آزمایشگاهی، برای شناسایی پارامترهای موثر بر میزان ظرفیت جذب آمین¬ها احساس می¬گردد. بسیاری از پژوهش¬ها در این زمینه، وجود ارتباط بین ساختار و ظرفیت آمین برای جذب دی اکسید کربن را اثبات کرده است. به علت آن¬که بررسی آزمایشگاهی اثر پارامترهای مختلف ساختاری بر میزان ظرفیت جذب دی اکسید کربن آمین¬ها در همه موارد امکان پذیر نبوده و علاوه بر این آزمایش بر روی تعداد زیادی از آمین¬ها بسیار وقت¬گیر و پرهزینه می¬باشد، مدل¬سازی نقش مهمی را در این زمینه ایفا می¬کند. یکی از این روش‌های مدل‌سازی که در نهایت ویژگی های ساختاری آمین¬ها را به ظرفیت آنها برای جذب دی اکسید کربن ارتباط می¬دهد، روش مطالعه‌ی کمّی ساختار - ویژگی یا به اختصار QSPR است. در این مطالعه بر اساس مجموعه¬ای از داده‌های آزمایشگاهی مربوط به حلالیت دی اکسید کربن در محلول¬های مختلف آمین، اثر ساختاری این مواد مدل سازی شده است. در این پژوهش ابتدا از یکی از روش¬های تئوری تابعی چگالی به نام B3LYP و مجموعه توابع پایه‌ی 6-311G++(d,p) برای بهینه‌سازی ساختار مولکول استفاده شده است. روابط کمّی بین داده¬های ظرفیت جذب و توصیف کننده¬های ساختاری محاسبه شده، با استفاده از روش رگرسیون خطی چندگانه بدست آمده و متغیرهای مدل توسط الگوریتم ژنتیک انتخاب گردیده است. سپس مدل ارائه شده توسط آزمون¬های مختلف آماری و داده¬های آزمایشگاهی جدید مورد ارزیابی قرار گرفته که نتایج بیانگر کیفیت بالای آماری مدل می¬باشد. در بخش پایانی این مطالعه نیز به کمک مدل حاصل، ویژگی‌های ساختاری آمین¬ها برای بهبود میزان جذب و دفع دی اکسید کربن مورد بررسی قرار گرفته و نتایج بیانگر این است که مولکول¬های آمینی برای استفاده در صنعت مناسب تر هستند که دارای زنجیره کربن طولانی، تعداد زیاد شاخه¬های آمین نوع اول و تعداد کم شاخه¬های آمین نوع دوم باشد.
- Abstract
- Global warming is a worldwide concern which mostly caused by growing concentrations of CO2 and other greenhouse gases in the atmosphere. Many technologies offer different methods to reduce carbon dioxide emission to the atmosphere based on regenerable amine-based solvents. In order to make these technologies more efficient and economical, more research is required in terms of experiment and modeling to identify main parameters which influence the capacity of amines for CO2 absorption. Many studies of amines have shown evidence that relationships exist between the structure of amine and its capacity for carbon dioxide absorption. Because experimental determination of absorption capacity is very time consuming and expensive and values are not always available in literature sources, estimation play an important role in this subject. Quantitative Structure Property/Activity Relationship (QSPR/QSAR) provides an effective method for predicting amines capacity for CO2 absorption. The absorption capacities of amine-based solvents for carbon dioxide absorption were taken from literature and the structural effects of these molecules were studied. In this thesis, first, Density functional theory (DFT) method level of B3LYP and 6-311+g(d) basis set was employed to complete molecular geometrical optimization. Quantitative relationship between the absorption capacities data and the calculated descriptors was achieved by the multiple linear regression (MLR) and model variables were selected by genetic algorithms (GA). The accuracy of model was verified by different statistical methods and experimental data and the result proved high statistical qualities of the model. Finally, in the last part of the thesis, the structural properties of amines for improving capacity for CO2 adsorption and desorption were investigated and the results showed that industrial amines should have long carbon chain structure and contain a high number of primary amine groups and a low number of secondary amine groups.
