مطالعه آزمایشگاهی و تئوری دینامیک و ظرفیت در جذب هم زمان بخار آب و دی اکسیدکربن در جاذب های عامل دار شده
چکیده
هدف اصلی این رساله به مطالعه تجربی و نظری جذب دی اکسید کربن از یک گاز مرطوب بر روی یک جاذب مزوروزن بهبود یافته اختصاص یافته است. در این پژوهش جاذب mcm-41 سنتز و تغییراتی در ساختار آن ایجاد شد. سپس پایه نشانی گروه های آمینوسیلان روی آن انجام و عملکرد جاذب های خام، تغییر ساختار یافته و عامل دار شده برای جذب دی اکسید کربن از یک گاز در یک بستر ثابت مورد مطالعه قرار گرفت. سنتز جاذب به روش قالب گیری کریستال مایع انجام گردیده است. برای ایجاد تغییر در ساختار حین سنتز از امولسیون واکس و نانوذرات کربن استفاده گردید که منجر به پدیدار شدن حفره های ماکرو در کنار حفره های مزو شد. نتایج این بخش نشان داد با استفاده از نانوذرات کربن حفره های با اندازه 10 تا 100 نانومتر در کنار حفره های مزو (با متوسط قطر 5/2 نانو متر) ایجاد می گردند. در حالیکه استفاده از امولسیون واکس تاثیری بر ساختار متخلخل نداشت. شرایط عامل دار کردن با روش طراحی آزمایشات(تاگوچی) بهینه سازی شد و نشان داد دمای بهینه برای پایه نشانی 85 درجه سانتی گراد است و افزودن 3/0 گرم آب بر گرم جاذب پایه و 5/1 سانتی متر مکعب گروه عاملی بر گرم جاذب پایه سبب بهبود عامل دار شدن می گردد. نتایج حاصل از اندازه گیری داده های جذب دی اکسید کربن نشان داد که در اثر پایه نشانی ظرفیت و شدت جذب دی اکسید کربن در فشار یک بار به ترتیب6 برابر و 4000 برابر می گردند. همچنین حضور بخار آب همراه دی اکسید کربن منجر به افزایش ظرفیت جذب دی اکسیدکربن می گردد و شکل دهی جاذب و تولید قرص از آن منجر به کاهش 15 درصدی در ظرفیت جذب دی اکسید کربن گردید. با استفاده از روابط تجربی موجود در زمینه تعادل جذب سطحی داده های تعادلی بدست آمده به شکل روابط هم بسته ریاضی بیان گردید و سپس با بکارگیری داده های سینتیکی بدست آمده و با مدلسازی ریاضی سامانه، ثوابت سینتیکی جاذب توسعه داده شده بدست آمد. همچنین در این رساله رابطه ای عمومی بر مبنای مدل نیرومحرکه خطی برای محاسبه نرخ انتقال جرم ارائه گردید که در دامنه وسیعی از مشخصه های فرایندی نظیر ثوابت تعادلی، ثوابت سینتیکی و ثوابت فیزیکی بستر قادر به پیش بینی رفتار بستر جذب است. با بکارگیری این مدل حجم محاسبات کاهش یافته و سرعت رسیدن به پاسخ افزایش می یابد.