مطالعه آزمایشگاهی حذف co2 از گاز دودکش با استفاده از جاذب کربنات پتاسیم بر پایه نانو اکسید تیتانیوم

گرم شدن کره زمین در اثر انتشار گازهای گلخانه ای در اتمسفر به یکی از مهمترین موضوعات مرتبط با زندگی انسان تبدیل شده است. از میان این گازها، دی اکسید کربن یکی از مهمترین گازهای گلخانه ای مورد توجه است. این مساله از دو دلیل ناشی شده است، یکی حجم بالای انتشار آن و دیگری ماندگاری بالای دی اکسید کربن در اتمسفر. ادامه انتشار کنترل نشده این گازها می تواند باعث تغییرات آب و هوایی گسترده ای در زمین شده و حیات موجودات زنده را به خطر اندازد. تحقیقات در زمینه کاهش انتشار گازهای گلخانهای که شامل، توسعه منابع انرژی غیر کربنی، افزایش بازده انرژی و حذف دی اکسید کربن است، در سال های اخیر به شدت افزایش یافته است. موثرترین راه برای کاهش دی اکسید کربن در کوتاه مدت توسعه منابع انرژی غیر کربنی و افزایش بازده انرژی است. البته این روش ها معمولاً کاربردی نیستند. بنابراین حذف دی اکسید کربن و محبوس کردن آن امری ضروری جهت جلوگیری از انتشار آن است. با توجه به آنکه جداسازی دی اکسید کربن پرهزینه ترین بخش از فرآیند حذف آن از گازهای حاصل از احتراق سوخت های فسیلی است، یافتن گزینه مناسب برای این منظور ضرورتی اجتناب ناپذیر است. روش های گوناگونی برای این منظور ارائه شده است که مهمترین آن، جداسازی بر پایه آمین های تجاری است. با توجه به مشکلات متعدد روش آمین، استفاده از جاذب های شیمیایی جامد به عنوان یک روش جایگزین مطرح است. این روش از جنبه های گوناگون همچون جداسازی در شرایط عملیاتی گاز دودکش، ظرفیت تعادلی بالای جاذب و غیره دارای مزیت است. هدف از این مطالعه، بررسی آزمایشگاهی فرآیند حذف دی اکسید کربن از گاز دودکش با استفاده از جاذب فلزی کربنات پتاسیم بر پایه نانو اکسید تیتانیوم است. بدین منظور در بخش اول طرح ساخت نمونه های مختلف جاذب با استفاده از تکنیک سل- ژل انجام می شود. پس از آن با استفاده از آزمون های مناسب مشخصات مختلف جاذب از قبیل تخلخل، سطح ویژه، توزیع اندازه حفره ها و ترکیب شیمیایی اندازه گیری می شود. به منظور بررسی جاذب در شرایط واقعی عملکرد و تعیین ظرفیت جذب آن و همچنین شرایط عملیاتی بهینه، آزمایش هایی با استفاده از یک راکتور بستر ساکن انجام خواهد شد. لازم به ذکر است که ساخت و اندازه گیری میزان جذب توسط این جاذب برای اولین بار در این پروژه مورد بررسی قرار می گیرد. در این طرح اقدام به بهینه سازی شرایط تولید جاذب شده است. بر این اساس دمای کلسیناسیون 550 درجه سانتی گراد، زمان ماندگاری ژل 75/12 ساعت و دور هم زن برابر با 30 دور بر دقیقه، مقادیر بهینه پارامترها جهت رسیدن به حداکثر میزان جذب جامد تولیدی که برابر با 36/86 میلی گرم بر لیتر محاسبه شده است، می باشند. قابل ذکر است که میزان جذب اندازه گیری شده توسط جاذب هاب مختلف در محدوده 70 تا 100 میلی گرم بر لیتر است. نتایج حاصل از آزمون جاذب با شرایط بهینه نشان می دهد که اندازه ذرات جاذب ساخته شده برابر با 13/6 نانومتر می باشد. همچنین سطح جاذب برابر با 66 مترمربع به ازای هر گرم می باشد، که در مقایسه با سطح جاذب با پایه اکسید تیتانیوم که برابر با 36 مترمربع به ازای هر گرم است، دارای سطح بیشتری است و این نشاندهنده ساختار نانو پایه ساخته شده می باشد.