دفاعیه دکترا در دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز

مهندس فاطمه سادات طاهری، دانشجوی دوره دکتری مهندسی‌شیمی، دو شنبه هجده آذرماه 1398، از رساله خود با عنوان «مطالعه تجربی و مدل­سازی جذب گاز دی­اکسیدکربن توسط نانوجاذب پایه هالوسیت اصلاح­یافته آمینی »  با راهنمایی دکتر احد قائمی دفاع خواهد نمود.

چکیده
دی­اکسیدکربن متداول­ترین گاز گلخانه­ای است که انتشار آن موجب افزایش دمای جهانی و تغییرات آب و هوایی می­شود. در میان فن‌آوری‌های مختلف جذب CO2، جاذب­های جامد از کارآمدترین و مقرون‌به‌صرفه ­ترین فرآیندها شناخته می‌شوند. در این پژوهش، جاذب­های نانولوله‌های هالوسیت به عنوان جاذب­های متخلخل برای جذب گاز CO2 مورد مطالعه قرار گرفت. ساختار نانوکامپوزیت­های سنتز شده با آزمون­های مشخصه­یابی، بررسی و سنتز ترکیبات موردنظر تأیید گردید. برای بهینه­سازی شرایط عملیاتی جذب از طراحی آزمایش با استفاده از روش سطح پاسخ استفاده شد و ظرفیت جذب در محدوده دمایی oC50~20 و در فشارهای 9~1 بار برای دو آمین مختلف اندازه­گیری شد. برای تهیه جاذب با نانولوله‌های هالوسیت، آماده‌سازی اولیه با کلسیناسیون و شستشو با اسید انجام گرفت که منجر به افزایش قابل‌توجه مساحت سطح و حجم حفرات جاذب نسبت به  حالت قبل از اصلاح گردید. در مرحله بعد، بارگذاری آمین به روش آغشته­سازی مرطوب با آمین‌های PEI و TEPA انجام گرفت. به‌منظور بهبود کارایی ظرفیت جذب، آمین­های بکار رفته با درصدهای وزنی مختلف بارگذاری گردیدند. بالاترین ظرفیت جذب با جاذب­های (IMP-30) IMSiNTs/PEI30 و EMSNTs/TEPA30 (EM-TE30) به ترتیب مقادیر mmol g-1 84/7 و mmol g-1 3/9 در دمای oC20، فشار 9 بار و جاذب 30 درصد وزنی آمین به­دست­ آمد. جذب CO2 در دو مرحله شامل یک افزایش ظرفیت جذب شدید و سپس یک مرحله جذب نسبتاً کُند انجام شد. 70٪ جذب در 2 تا 3 دقیقه اول جذب اتفاق افتاد. کلیه آزمون‌های جذب در رآکتور بستر ثابت در مدت 100 دقیقه انجام شدند. نتایج تجربی به‌دست‌آمده از آزمون­های جذب با مدل‌های همدمای فرندلیچ و مدل سینتیکی درجه جزئی مطابقت داشتند و فرآیندها علاوه­ بر گرمازایی، امکان­پذیر، خودبخودی و بازگشت­پذیر بودند. نتایج آزمون‌های احیای انجام‌شده نیز روی جاذب نشان داد، نانوجاذب­های هالوسیتی تهیه‌شده، از پایداری حرارتی و شیمیایی بالا و برگشت‌پذیری خوب در طی چرخه جذب / دفع برخوردار هستند.
 
واژه‌های کلیدی: جذب CO2، نانولوله هالوسیت، آغشته­سازی با آمین، سینتیک، ترمودینامیک