عنوان پایان‌نامه
فیلتراسیون گاز ها با استفاده از ایروژل
- رشته تحصیلی
- مهندسی پلیمر - صنایع پلیمر
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1489.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 64936
- تاریخ دفاع
- ۰۳ بهمن ۱۳۹۲
- دانشجو
- محمدصادق کوچکی
- استاد راهنما
- سیامک مطهری مقدم
- چکیده
- در پژوهش حاضر، جاذب ایروژل اکسیدکلسیم ، با روش قالبگیری کربنی و از طریق فرایند سل-ژل جهت جذب گازهای آلاینده تهیه شد. رزورسینول فرمالدهید ایروژل بعنوان قالب و نیترات آهن 9 آبه بعنوان کاتالیست فرایند سل-ژل استفاده شدند. یونهای کلسیم از طریق اضافه کردن محلول نیترات کلسیم 4 آبه، به محلول رزورسینول فرمالدهید، به ساختار ژل اضافه شده و عملیات خشک کردن در حالت مادون بحرانی در دمای 40 درجه سانتی¬گراد انجام شد. ایروژل حاصل در اتمسفر بی اثر و در دمای 500 درجه سانتی گراد به مدت 2 ساعت پیرولیز شد. در نتیجه این مرحله کربن ایروژل پوشیده شده کربنات کلسیم حاصل شد. در مرحله بعد کربن ایروژل در حضور هوا به مدت 2 ساعت در دمای 800 درجه سانتی گراد حرارت داده شد تا کربن ایروژل که بعنوان قالب استفاده شده خارج شود و کربنات کلسیم به اکسید کلسیم تبدیل گردد. مشخصات ایروژل سنتز شده و محصولات مراحل بعد با استفاده از آزمون¬های FTIR، AAS، XRD، BET ، SEM و TGA مشخص شدند. نتایج آزمون AAS مشخص کرد که غلظت یون کلسیم در هیچ یک از مراحل ساخت جاذب کاهش نیافته و آنالیز FTIR تشکیل ایروژل اولیه و کربن ایروژل حاصل از پیرولیز را تایید نمود. آزمون XRD تبدیل یون کلسیم به کربنات کلسیم در مرحله پیرولیز و تبدیل کربنات کلسیم به اکسید کلسیم درمرحله حرارت دهی در هوا را تایید کرد. نتایج BET و SEM نشان داد که افزایش میزان کاتالیست باعث افزایش اندازه ذرات ایروژل قالب و کاهش سطح تماس می شود. همچنین نتایج SEM تولید نانوذرات اکسید کلسیم با متوسط اندازه 200 نانومتر را تایید کرد. آزمون TGA نشان داد که افزایش میزان کاتالیست موجب افزایش پایداری حرارتی ایروژل قالب می شود. آزمایشات جذب به صورت پیوسته انجام شد و تاثیر مقدار کلسیم و آهن اولیه بر میزان جذب گاز دی اکسید کربن در مخلوط گاز دی اکسید کربن و متان مورد بررسی قرار گرفت. نتایج جذب نشان داد که نمونه با نسبت مولی کلسیم به آهن90:10 Ca:Fe- با میزان جذب 55/0 گرم دی اکسید کربن به ازای هر گرم جاذب،بالاترین میزان جذب را دارا می باشد.
- Abstract
- Calcium Oxide aerogel sorbent for capture of pollution gases was synthesized via carbon templated sol-gel technique. Resorcinol formaldehyde aerogel was used as initial template and Iron nitrate nonahydrate was used as RF aerogel synthesis catalyst. Calcium ions were added to aerogel’s structure by addition of Calcium nitrate tetrahydrate Aqueous solution to resorcinol formaldehyde solution. RF aerogels were dried by subcritical process at 40 ° C. Then the resulting aerogels were pyrolyzed in an inert atmosphere at 500 ° C for 2 hours. calcium carbonate coated carbon aerogel was obtained As a result of this step. Then the carbon aerogels were heated in air at 800 ° C for 2 hours to remove the carbon aerogel template and producing calcium oxide from calcium carbonate film. synthesized Aerogels and further products characteristics were identified by using FTIR, AAS, XRD, BET, SEM and TGA analysis.. AAS results indicated that the calcium ion concentration does not change during pyrolysis . RF aerogels formation and carbon aerogels formation as a result of pyrolysis were confirmed by FTIR analysis. XRD patterns showed calcium carbonate formation on carbon aerogels and calcium oxide formation after the last heating process. BET and SEM results showed that increasing the catalyst amount increases aerogel template’s particle size and reduces surface area. SEM results also confirmed the formation of calcium oxide nanoparticles with an average size of 170 nm. TGA results showed that increasing the amount of catalyst increases thermal stability of RF aerogels. Adsorption experiments were conducted continuously to study the effect of initial calcium and iron amounts on carbon dioxide adsorption from carbon dioxide and methane gas mixture. adsorption Results showed that The CO2 uptake of Ca:Fe-90:10 sample is maximum and about 0.55 g (CO2)/g (sorbent).
