ساخت نانو جاذب هیبریدی بر پایه نانو ساختارهای کربنی به منظور حذف سولفید هیدروژن از جریان گازی

در این رساله حذف سولفید هیدروژن از جریان گازی با استفاده از اکسید فلز بر پایه نانو ساختارهای کربنی مورد بررسی قرار گرفت تا نانو جاذبی ساخته شود که توانایی جذب و ذخیره سازی سولفید هیدروژن با ظرفیت بالا را داشته باشد این نانو جاذب نقش کاتالیستی نیز داشته و سولفید هیدروژن جذب کرده را با درصد تبدیل بالا به عنصر سولفور تبدیل نماید. به منظور تجزیه و تحلیل نانو ساختارهای کربنی و نانو جاذب های ساخته شده و بررسی عملکرد نانو جاذب ها، سیستمی جهت حذف h2s طراحی شد که شامل یک راکتور بستر ثابت با جریان پیوسته است و راکتور به گونه ای طراحی شد که در آن جریان پلاگ برقرار باشد تا محدودیت های انتقال جرم و حرارت به حداقل برسد. همچنین، خوراک ورودی به راکتور، گاز خروجی از واحد شیرین سازی آمین مجتمع گاز گچساران با غلظت ppm 250000 بوده است. نانو لوله های کربنی چند دیواره و تک دیواره با روش رسوب دهی بخار شیمیایی ساخته شدند. گرافن اکساید با روش هامر ساخته شد. به منظور ساخت گرافن با تعداد لایه های کم و کیفیت بالا از سه روش حرارتی، شیمیایی و روش جدید اسپری پیرولیز استفاده شد. در هر روش پارامترهای موثر بررسی شد. نتایج حاکی از این بود که گرافن 2 لایه با کیفیت بالا با روش اسپری پیرولیز در دمای 700 درجه سانتیگراد ساخته شد. سپس نانو جاذب اکسید آهن بر پایه چهار نانو ساختار ذکر شده، ساخته شد و عملکرد چهار نانو جاذب در حذف سولفید هیدروژن به منظور تشخیص مناسب ترین پایه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از این بود که پایه گرافن بهترین عملکرد را دارد. در مرحله بعد از چهار فلز نیکل،کبالت، مولیبدن و آهن برای ساخت نانو جاذب بر پایه گرافن استفاده شد و عملکرد چهار نانو جاذب در حذف سولفید هیدروژن، به منظور تشخیص مناسب ترین فلز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که فلز کبالت بالاترین درصد تبدیل و ظرفیت حذف را دارا ست. برای به دست آوردن شرایط بهینه در واکنش کاتالیستی اثر متغیرهای دما، میزان بارگذاری فلز و سرعت حجمی گاز ورودی با روش طراحی آزمایش ها مورد بررسی قرار گرفت. مقادیر بهینه دمای 150 درجه سانتیگراد و میزان بارگذاری فلز 10 درصد وزنی و سرعت حجمی گاز ورودی 2000h-1 محاسبه شد. نانو کاتالیست (نانو جاذب) اکسید کبالت 10 درصد وزنی بر پایه گرافن در شرایط بهینه دارای درصد تبدیل 99/99 % و ظرفیت حذف جاذب 4/74 gh2s/g بود. ایزوترم های لانگمیر، فروندلیچ و تمکین به منظور توان جذب نانو جاذب بررسی شد. نتایج این بررسی نشان دهنده این مطلب است که جذب شیمیایی مستقل از غلظت به صورت خودبه خودی اتفاق می افتد. در مرحله آخر نانو کاتالیست احیا شد و عملکرد آن در جذب و تبدیل سولفید هیدروژن به عنصر سولفور بعد از انجام فرآیند احیا مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به نتایج به دست آمده از عملکرد مطلوب نانوجاذب ساخته شده، سیستم نیمه صنعتی از set-up آزمایشگاهی با ظرفیت 100 لیتر کاتالیست ساخته شد. از آنالیزهای sem، tem، ftir،xrd ،raman ، edx، tpr وbet برای بررسی نانو جاذب ها قبل و بعد از فرآیند احیا استفاده شده است.