مطالعه اکسیداسیون کاتالیستی ترکیبات آلی فرار (vocs) با کاتالیست های دوفلزی اصلاح شده بر پایه ?-al2o3/pt صنعتی در راکتور بستر ثابت

در کار پژوهشی حاضر اکسیداسیون ترکیبات آلی فرار بر روی کاتالیست پایه pt/?-al2o3 و کاتالیست های اصلاح شده دوفلزی (v,cr,mn,fe,co,ni,cu,zn)-pt/?-al2o3 در راکتور بستر ثابت انجام گرفت. ابتدا اثر مقاومت انتقال جرم حفره به وسیله تغییر اندازه ذرات کاتالیزور ارزیابی گردید. پس از انتخاب مش بهینه، اثر مقاومت انتقال جرم فیلم به وسیله تغییر دبی خوراک به همراه تغییر وزن کاتالیزور به نحوی که space time ثابت بماند، ارزیابی شد. در ادامه بارگذاری فلزات واسطه cr,mn,fe,co,ni,cu,znبر روی کاتالیست پایه pt/?-al2o3 به روش ته نشست انجام گرفت و سپس راندمان حذف 2-پروپانول بر روی کاتالیست های دوفلزی اصلاح شده در یک راکتور بستر ثابت تحت دماهای مختلف بررسی گردید. نتایج نشان داد فلزات واسطه با تنوع بالای اعداد اکسیداسیون نظیر منگنز از فعالیت بیشتری برخوردار بوده و موجب اثرات هم افزایی با پلاتین گشته و به تبع آن موجب افزایش فعالیت کاتالیست دوفلزی می گردد. بررسی تصاویر tem و sem و طیف های xpsبیان گر این مطلب می باشد که ریزتر بودن ذرات کاتالیستی و پراکندگی بالا و یکنواخت نیز منجر به افزایش فعالیت کاتالیستی می گردد. همچنین ماهیت فلز بارگذاری شده بر روی کاتالیست پایه، اندازه شعاع یونی در میزان بارگذاری فلز واسطه و دمای کلسیناسیون در فعالیت کاتالیست نقش به سزایی دارند. در ادامه اصلاح کاتالیست های دوفلزی به روش تلقیح صورت گرفت. بررسی کارآیی کاتالیست ها در فرآیند حذف ترکیبات آلی فرار نشان داد که روش تلقیح نسبت به اصلاح کاتالیست به روش ته نشست دارای مزایای بیشتری است. از جمله این مزایا می توان به میزان بارگذاری مشخص فلزات واسطه، صرف زمان کم تر برای تهیه کاتالیست و عدم نیاز به تجهیزات بیشتر جهت تهیه کاتالیست اشاره نمود. بر اساس نتایج حاصل، استفاده از حلال اتانول با خلوص بالا در اصلاح کاتالیست دوفلزی به روش تلقیح منجر به پراکندگی بالای ذرات و همچنین ایجاد ساختار نانو در کاتالیست ها می گردد. به منظور مدل سازی فرآیند اکسیداسیون کاتالیستی با کاتالیست های بهینه دوفلزی pt-mn/?-al2o3 و pt-co/?-al2o3، از مدل شبکه عصبی مصنوعی استفاده شد که نتایج تجربی و نتایج حاصل از مدل شبکه عصبی مصنوعی مطابقت خوبی را نشان دادند و ضریب همبستگی برای سری های آموزش، ارزیابی و تست در کاتالیستpt-mn/?-al2o3 به ترتیب برابر با 993/0 ، 999/0 و 997/0 و در کاتالیست pt-co/?-al2o3 به ترتیب برابر با 981/0 ، 967/0 و 997/0 به دست آمد. همچنین از روش رویه پاسخ برای مدل سازی و بهینه سازی فرآیند اکسیداسیون کاتالیستی 2-پروپانول بر روی کاتالیست دوفلزی pt-mn/?-al2o3 استفاده شد و تاثیرات منفرد و متقابل متغیرهای مستقل فرآیند بر روی متغیر پاسخ(راندمان حذف) بررسی گردید. شرایط بهینه به دست آمده توسط روش رویه پاسخ برای متغیرهای میزان منگنز بارگذاری شده، دمای واکنش، دمای کلسیناسیون و زمان کلسیناسیون به ترتیب برابر wt.% 8/4 ، ?c75 ، ?c 395 و 4 ساعت تعیین گردید. در انتهای کار پژوهشی، جهت بررسی کارآیی فرآیند اکسیداسیون کاتالیستی ترکیبات آلی فرار در صنعت، حذف آلاینده های بنزن، تولوئن، اتیل بنزن، زایلن و استایرن موجود در هوای بخش دانه بندی واحد پلی استایرن با استفاده از راکتور بستر ثابت نیمه صنعتی حاوی کاتالیست تحت دماهای متفاوت انجام گرفت. نتایج نشان داد که فرآیند اکسیداسیون کاتالیستی قادر به حذف آلاینده های مذکور است و همچنین این فرآیند قابل scale-up در مقیاس صنعتی می باشد.