عنوان پایان‌نامه
مطالعه مقایسه ای اکسیداسیون فتو کاتالیستی کتون ها در فتو راکتور بستر سیال حلقوی با استفاده از نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندهای جداسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1471.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 64174
- تاریخ دفاع
- ۲۱ دی ۱۳۹۲
- دانشجو
- حمید اسدی ساغندی
- استاد راهنما
- رحمت ستوده قره باغ
- چکیده
- در پژوهش حاضر اکسیداسیون فتوکاتالیستی کتون¬ها در یک راکتور بستر سیال با استفاده از نانوذرات دی-اکسید¬تیتانیوم نشانده¬شده بر روی ذرات سیلیکاژل، مورد مطالعه قرار گرفت. بدین¬منظور استون، متیل¬اتیل¬کتون و متیل¬ایزوپروپیل¬کتون به عنوان مدل¬های آلاینده انتخاب شدند. اثر غلظت اولیه آلاینده، رطوبت نسبی، سرعت ظاهری گاز ورودی، بارگذاری کاتالیست و شدت تابش نور فرابنفش بر روی میزان تخریب و معدنی¬سازی آلاینده-ها بررسی شد. نتایج آزمایش¬ها نشان می دهد که میزان تخریب آلاینده¬ها تقریبا در یک محدوده¬ی مشابه تغییر می¬کند. استون و متیل¬ایزوپروپیل¬کتون به ترتیب دارای بیشترین و کمترین میزان تخریب می¬باشند. میزان معدنی¬سازی آلاینده¬ها روندی متفاوت دارد. استون دارای بیشترین مقدار معدنی¬سازی می¬باشد، اما میزان تولید دی¬اکسیدکربن برای متیل¬ایزوپروپیل کتون درمقایسه با استون و متیل¬اتیل¬کتون پایین می¬باشد. افزایش غلظت اولیه آلاینده از ppm??? بهppm ??? و سرعت ظاهری گاز ورودی از Umf به Umf ? تاثیر منفی بر روی میزان تخریب و معدنی¬سازی آلاینده¬ها دارد، درحالی که با افزایش بارگذاری کاتالیست از 10 به 30 درصد و شدت نور فرابنفش از w/m2 15 به w/m2 25 این شاخص¬ها بهبود پیدا می¬کند. علاوه¬براین، کاهش رطوبت نسبی از 45 درصد به ?? درصد تاثیر مثبت بر میزان تخریب آلاینده¬ها دارد، درحالی که میزان معدنی¬سازی در رطوبت¬های بالاتر بهبود پیدا می¬کند. در ادامه، راکتور بستر سیال موجود با استفاده از مدل تانک¬های سری شبیه¬سازی شد. در این مدل راکتور به تعدادی بخش مساوی تقسیم می¬شود که هربخش شامل دو فاز امولسیون (راکتور به¬طور کامل آمیخته) و فاز حباب (راکتور لوله¬ای) می¬باشد. مقایسه نتایج شبیه¬سازی و آزمایشگاهی نشان می¬دهد که این مدل توانایی پیش¬بینی رفتار فتوراکتورهای بستر سیال را در¬شرایط عملیاتی مختلف دارا می¬باشد.
- Abstract
- In this study, photocatalytic oxidation (PCO) of the ketone group volatile organic compounds (VOCs) was studied and compared in a fluidized bed reactor (FBR). For this aim, acetone, methyl ethyl ketone (MEK) and methyl isopropyl ketone (MIPK) were chosen as model pollutants. The influences of initial concentration, superficial gas velocity, relative humidity (RH), titania loading and UV light intensity were investigated on both conversion and mineralization of ketones. The results showed although the pollutants degradation in the FBR was in a similar range, but the mineralization of MIPK was lower than two other ketones. The increase of initial concentration and superficial gas velocity decreased both conversion and mineralization, whereas the increase of RH hindered the conversion and improved the mineralization of pollutants. Increase of titania loading and UV light intensity enhanced the efficiency of photo-degradation. In the simulation part, sequential modular simulation (SMS), as a new modeling approach, was developed to simulate the photocatalytic oxidation of gaseous pollutants in FBR. Based on SMS approach, the bed was divided into several sections in which the bubble and emulsion phases were considered as a plug flow and a completely mixed flow reactor, respectively. Dynamic two-phase model was adopted as the hydrodynamic sub-model and the Langmuir–Hinshelwood (LH) mechanism as the kinetic sub-model. Kinetic constants of the latter sub-model were estimated using experimental data from the literature. A new dimensionless number (HA number) was introduced to determine the optimum number of sections, as the most important factor in model predictions. The performance of the proposed model was compared with the experimental data obtained in this study and several sets of experimental data from the literature. The results showed that the simple and easy-to-achieve approach can be used to simulate the behavior of non-ideal fluidized bed photo-reactors in PCO processes.
