مطالعه جذب سطحی ترکیبات گوگردی از سوخت مایع توسط نانوذرات کربنی و کربن فعال پارچه ای اصلاح شده از دو دیدگاه تعادلی و سینتیکی
Abstract
در این پایان نامه جذب سطحی بنزوتیوفن (bt)، دی بنزوتیوفن (dbt) و 4و6-دی متیل دی بنزوتیوفن (dmdbt) و مخلوط آنها از n-هپتان بر روی کربن فعال پارچه ای (acc)، انواع اصلاح شده آن و نانوذرات کربن معلق در فاز آبی (cnps) از دیدگاههای تعادلی و سینتیکی مورد بررسی قرار گرفته است. سطح acc توسط محلولهای hno3، (nh4)2s2o8، h2so4، hcl و naohدر اثر اکسیداسیون در دمای اتاق اصلاح گردید. جاذب های acc، acc-hcl و acc-hno3 با استفاده از روش های جذب/واجذب نیتروژن، آنالیز عنصری، تیتراسیون بوهم، ph سطح، آنالیز گرمایی و ap-tpr/ms مورد شناسایی قرار گرفتند. مشاهده شد که انواع acc به طور عمده دارای میکروحفره هستند، ولی شیمی سطح آنها متفاوت است که مربوط به تاثیر عامل اکسیدکننده است. محلول آبی cnps هم توسط یک روش تمیز، ارزان و ساده در اثر تابش دهی در مایکروویو تهیه و به عنوان جاذب مورد استفاده قرار گرفت. cnps جامد با استفاده از تکنیک های xrd، uv/visible، فوتولومینسانس، ft-ir، آنالیز گرمایی، آنالیز عنصری، tem و ph سطح شناسایی شد. نتایج نشان می دهند که cnps تهیه شده به صورت ذرات کروی بوده (nm 15 >) و به طور عمده از کربن و اکسیژن تشکیل شده اند. همچنین تاثیر ترکیبات آروماتیکی موجود در سوخت های مایع مانند نفتالن و 1-متیل نفتالن (np و mnp) بر روی جذب سطحی ترکیبات تیوفنی از سوخت های مدل شبیه سازی شده به وسیله انواع acc و محلول آبی cnps مورد آزمایش قرار گرفت. داده های تجربی تعادلی با همدما های لانگمویر، فروندلیچ و لانگمویر-فروندلیچ برازش شدند. نتایج حاصل نشان دهنده ناهمگنی سطح جاذب ها برای جذب سطحی ترکیبات تیوفنی و آروماتیک ها است. معادله های مختلفی (شبه مرتبه اول، شبه مرتبه دوم، شبه مرتبه nام اصلاح شده و مرتبه مختلط 1و2) برای بررسی سینتیک جذب سطحی به کار رفت. گزینش پذیری برای جذب سطحی ترکیبات تیوفنی نسبت به مرجع نفتالن محاسبه شد. ترتیب ظرفیت جذب و گزینش پذیری جذب برای انواع acc به صورت: dmdbt > dbt > mnp > bt ? np و برای cnps به صورت: t> dbt> mnp ? dmdbt> np می باشد. نتایج نشان می دهد که مقدار ترکیبات گوگردی جذب شده در حضور آروماتیک ها به دلیل وجود رقابت برای جذب اندکی کاهش می یابد. بررسی داده های سینتیکی جذب سطحی نشان داد که مدلهای سینتیکی شبه مرتبه nام اصلاح شده و مرتبه مختلط 1و2 می توانند سرعت جذب سطحی همه ترکیبات موجود در سوخت های مدل را پیش-بینی کنند. نتایج نشان می دهند که سرعت جذب سطحی بر روی هر دو جاذب به ویژه cnps بالا است و حضور ترکیبات آروماتیکی تاثیری بر روی سرعت جذب ترکیبات تیوفنی ندارند. داده های به دست آمده نشانگر آن است که انواع acc و cnps می توانند به عنوان جاذب های گزینش پذیری برای حذف ترکیبات تیوفنی در رقابت با آروماتیک ها عمل کنند. مزیت عمده cnps در گوگردزدایی از سوخت مایع سرعت بالای فرایند، عمل در شرایط معمولی و راحتی جداسازی سوخت و جاذب می باشد. همچنین تاثیر روش های همزن و التراسونیک و دما و زمان بر روی بازیافت جاذب اشباع شده acc-hno3 با dbt مورد مطالعه قرار گرفت.