حجت الله کاکایی، مجتبی بیگزاده، فریده گلبابایی، محمدرضا گنجعلی، مهدی جهانگیری، سید جمالدین شاه طاهری،
دوره 9، شماره 4 - ( 10-1398 )
چکیده
مقدمه: سولفید هیدروژن یکی از مهمترین ناخالصی های موجود در گاز طبیعی است. با توجه به این واقعیت که این گاز بسیار خطرناک، سمی، خورنده و آتش زا می باشد، لذا حذف سولفید هیدروژن به روش های مختلفی مورد مطالعه قرار گرفته است که یکی از شناخته شده ترین آنها روش جذب سطحی می باشد. در مطالعه حاضر از کربن فعال و کامپوزیت کربن فعال داربست آلی-فلزی (MOF-5) جهت حذف سولفید هیدروژن از هوای تنفسی به روش جذب سطحی استفاده شد.
روش کار: ابتدا کربن فعال (AC) توسط آسیاب گلوله ای تبدیل به پودر گردید و کامپوزیت AC/MOF-5بر پایه کربن با مقادیر10، 25 و 40 درصد وزنی از داربست آلی فلزی MOF-5 سنتز شد. سپس بررسی میزان جذب و زمان عبور آلاینده در دما، رطوبت و غلظت های مختلف با استفاده از سیستم شبیه ساز دستگاه تنفسی انسان طراحی شده مورد آزمایش قرار گرفت. برای تعیین ویژگی جاذب های کامپوزیتی تهیه شده از روش های دستگاهی XRD، SEM و BET استفاده گردید.برای سنجش میزان دقیق گاز سولفید هیدروژن از سنسور اختصاصی دستگاه قرائت مستقیم aeroqual S500 با دقت
ppm 01/0 برای گاز سولفید هیدروژن استفاده شد.
یافته ها: کامپوزیت AC/MOF-5 نسبت به سایر جاذب ها میزان جذب و زمان عبور آلاینده بالاتری را نشان داد. سطح ویژه (BET) برای این نمونهm2/g 814، متوسط قطر حفره ها 6795/1 نانومتر و حجم کل حفرات برابر cm3/g 342/0 بدست آمد. نمودار ایزوترم نشان داد که بر اساس تقسیم بندی اتحادیه جهانی شیمی محض و کاربردی ( IUPAC ) بیشتر اندازه حفرات این جاذب در دسته میکرو متخلخل قرار گرفت. بیشترین میزان جذب (میلی گرم بر گرم جاذب) و زمان عبور آلاینده (دقیقه) مربوط به جاذب با 41/60 (08/1=SD) میلی گرم بر گرم جاذب و 26/56 (38/2=SD) دقیقه در دمای 15 درجه سانتی گراد، غلظت ppm 88/9 (70/0=SD) ، رطوبت 06/51 (15/0=SD) و افت فشار 34/51 میلی متر آب بود. با افزودن بیش از 25 درصد وزنی از داربست آلی-فلزی MOF-5 به کربن فعال مقدار جذب و زمان عبور آلاینده افزایش یافت، اگرچه افت فشار آن نیز بیشتر گردید.
نتیجه گیری: نتایج نشان داد که جاذب کامپوزیتی AC/MOF-5 ، باتوجه به ساختار متخلخل، سطح ویژه بالا، و از همه مهمتر داشتن گروه های Zn-O-C، باعث افزایش میزان جذب و همچنین زمان عبور آلاینده شد. با این حال افت فشار نسبتا بالاتری را نسبت به کربن فعال تجاری (AC)نشان داد.
امیرحسین خوش اخلاق، فریده گلبابایی، مجتبی بیگزاده، سید جمال الدین شاه طاهری،
دوره 11، شماره 4 - ( 10-1400 )
چکیده
مقدمه: تولوئن یکی از آلاینده های شیمیایی تلقی می شود که می تواند مشکلاتی را بر سلامتی افراد بویژه کارگران شاغل در معرض ﻣﻮاﺟﻬﻪ ﺑﺎ آن ایجاد نماید و به علت سرعت تبخیر بالا و انتشار سریع در محیط پیرامون، منجر به مواجهه بسیاری از شاغلین و افراد در معرض و متعاقب آن اثرات جبران ناپذیر بر سلامت آنان در مشاغل مختلف می گردد. بنابراین حذف آن بسیار حائز اهمیت می باشد. در تحقیق حاضر با استفاده از چارچوب فلز-آلی مس، تحت شرایط مختلف عملیاتی به مطالعه روش حذف این آلاینده پرداخته شده است.
روش کار: در این مطالعه چارچوب فلز-آلی مس با استفاده از روش تک ظرف و درجا سنتز شد. ویژگی های فیزیکی و مورفولوژی جاذب توسط تکنیک های BET، XRD، FTIR و SEM مورد بررسی قرار گرفت. کارائی جاذب در حذف تولوئن از جریان هوا تحت سیستم جذبی دینامیک با بررسی تاثیر متغیرهای وزن جاذب، غلظت آلاینده و رطوبت صورت پذیرفت. برای ارزیابی داده ها از معادلات ایزوترم، ترمودینامیک و سینتیک استفاده گردید.
یافته ها: نتایج آزمایش های تعیین ویژگی های چارچوب فلز-آلی مذکور، بیانگر تشکیل کریستال های خالص
Cu-BDC با میانگین و توزیع اندازه ذرات برابر nm 95/1 بود. سطح ویژه محاسبه شده به روش BET برای نمونه مذکور برابر m2 g-1 686 و حجم کلی حفرات ساختاری cm3 g-1 335/0 بود. وجود میکروپورها باعث افزایش ظرفیت جذب دینامیک تولوئن شد. براساس یافته ها، جذب سطحی تولوئن بر روی جاذب مذکور از مدل ایزوترم لانگمویر و مدل سینتیک شبه درجه دو پیروی می نماید. براساس نتایج مطالعات ترمودینامیک، تغییرات آنتروپی (°ΔS) برابر
kJ mol-1 K-1 044/0- و تغییرات آنتالپی (°ΔH)برابر kJ mol-1 67/15- محاسبه شد. همچنین میزان انرژی آزاد گیبس (ΔG°) منفی محاسبه گردید که بیانگر خودبه خودی و گرمازا بودن فرآیند جذب سطحی می باشد. واجذب دمایی تولوئن از جاذب پس از سه آزمایش 77% حاصل شد.
نتیجه گیری: با توجه به نتایج این مطالعه می توان از چارچوب فلز-آلی میکروپروس مس بدلیل ارزان بودن، دسترسی بالا، ظرفیت جذب بالا و واجذب دمایی مناسب در شرایط عملیاتی مختلف برای جذب سطحی تولوئن استفاده نمود.
