حذف بخارات تولوئن با استفاده از امواج مایکروویو وگرانول کربن فعال در مقیاس آزمایشگاهی

حلال های صنعتی ترکیبات آلی فرّار هستند که در فرایند های صنعتی استفاده می شوند. مواجهه با ترکیبات آلی فرّار در محیط کار موجب بروز مسمومیت های حاد و مزمن می شود.انتشار ترکیبات آلی فرّار در محیط زیست آلودگی هوا محسوب شده و ممکن است منجر به تخریب لایه ازون در لایه استراتوسفر شده و واکنش های فتو شیمیایی در سطح زمین ایجاد کند.در این پژوهش استفاده توام از جاذب سطحی گرانول کربن فعال و پرتو حرارتی مایکروویو برای حذف و تجزیه تولوئن به عنوان نماینده ترکیب آلی فرّار از جریان گاز مورد بررسی قرار گرفته است.اهداف این مطالعه بررسی قابلیت استفاده از پرتو مایکروویو برای احیای گرانول کربن فعال و حذف بخار بخار تولوئن از جریان گاز در شرایط مختلف آزمایش، و بررسی تاثیر پراکسیدهیدروژن در جریان عبوری از بستر جاذب تحت تابش پرتو مایکرویو به منظور افزایش تجزیه تولوئن است. سیستم طراحی شده در مقیاس آزمایشگاهی از سیستم تولید بخار، دستگاه کنترل میزان جریان عبوری، راکتور بستر ثابت گرانول کربن فعال، سیستم تولید پرتو مایکروویو و سیستم تجزیه و اندازه گیری ساخته شده است. با استفاده از اجکتور هوای عاری از آلودگی و بخار تولوئن به درون محفظه مخلوط هدایت شده و جریان گاز حاوی بخار تولوئن با غلظت مورد نظر تولید گردید. سیستم مایکروویو از یک ماگنترون تشکیل شده و قادر به تولید فرکانس پرتو حرارتی mhz 2450 در محدوده قابل تنظیم توان 900-175 وات است. با انجام آزمایشات عبور از میان جاذب و ایزوترم جذب سطحی ظرفیت جذب گرانول کربن فعال تعیین گردید. جاذب گرانول کربن فعال به منظور احیا و حذف تولوئن در شرایط مختلف آزمایش در معرض میدان تابش مایکروویو قرار داده شد. برای تجزیه نمونه های جمع آوری شده از روش گازکروماتوگرافی استفاده شد. با استفاده از ایزوترم های جذب سطحی ویژگی های ساختار تخلخل بافت جاذب تعیین گردید. نتایج نشان داد توان مایکروویو و میزان رطوبت گرانول کربن فعال از عوامل مهم در افزایش دمای جاذب بودند. احیای گرانول کربن فعال از بخارات تولوئن تحت تابش مایکروویو در توان های بیش از 540 وات موثر بوده است. ظرفیت جذب گرانول کربن فعال پس از تابش دهی مایکروویو بر روی جاذب نو و در حین چهار مرحله متوالی از جذب و احیا در مقایسه با جاذب خام نو افزایش نشان داد. کارایی احیای جاذب پس از شش مرحله متوالی جذب و احیا به حدود 90 درصد رسید. نتایج نشان داد تغییر در طرفیت جذب سطحی را می توان به تغییرات ناشی از تابش حرارتی پرتو مایکروویو در ساختار تخلخل میکروحفره جاذب نسبت داد. در شرایط پیوسته و یکنواخت عبور جریان بخار تولوئن از میان بستر جاذب و تابش مایکروویو تولوئن اکسیده شده و پس از حدود دقیقه تابش مایکروویو در توان 900 وات مقدار تولوئن در زیر حد قابل اندازه گیری بود. میزان تجزیه به مدت زمان تابش مایکروویو و دمای جاذب بستگی دارد. افزودن پراکسید هیدروژن در بستر هوای داغ فرایند اکسیداسیون را تسریع می کند. از این پژوهش می توان نتیجه گیری نمود که تابش مایکروویو در زمان کوتاه موجب احیای جاذب شده و ظرفیت جذب در حد مطلوب باقی می ماند. در نتیجه امکان استفاده مجدد از جاذب فراهم شده و عمر مفید آن افزایش می یابد. استفاده توام از مایکروویو و گرانول کربن فعال به عنوان محیط جذب پرتو موجب تجزیه بخارات تولوئن شده و در نتیجه اثرات نامطلوب ترکیبات آلی فرّار بر انسان و محیط زیست را می تواند کاهش دهد.